lib/librte_ring/rte_ring.h

   1 /*-
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  28  *   DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
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  30  *   (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
  31  *   OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  32  */
  33
  34 /*
  35  * Derived from FreeBSD's bufring.h
  36  *
  37  **************************************************************************
  38  *
  39  * Copyright (c) 2007-2009 Kip Macy kmacy@freebsd.org
  40  * All rights reserved.
  41  *
  42  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  43  * modification, are permitted provided that the following conditions are met:
  44  *
  45  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright notice,
  46  *    this list of conditions and the following disclaimer.
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  49  *    contributors may be used to endorse or promote products derived from
  50  *    this software without specific prior written permission.
  51  *
  52  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS"
  53  * AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
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  55  * ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE
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  59  * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
  60  * CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  61  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
  62  * POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  63  *
  64  ***************************************************************************/
  65
  66 #ifndef _RTE_RING_H_
  67 #define _RTE_RING_H_
  68
  69 /**
  70  * @file
  71  * RTE Ring
  72  *
  73  * The Ring Manager is a fixed-size queue, implemented as a table of
  74  * pointers. Head and tail pointers are modified atomically, allowing
  75  * concurrent access to it. It has the following features:
  76  *
  77  * - FIFO (First In First Out)
  78  * - Maximum size is fixed; the pointers are stored in a table.
  79  * - Lockless implementation.
  80  * - Multi- or single-consumer dequeue.
  81  * - Multi- or single-producer enqueue.
  82  * - Bulk dequeue.
  83  * - Bulk enqueue.
  84  *
  85  * Note: the ring implementation is not preemptable. A lcore must not
  86  * be interrupted by another task that uses the same ring.
  87  *
  88  */
  89
  90 #ifdef __cplusplus
  91 extern "C" {
  92 #endif
  93
  94 #include <stdint.h>
  95 #include <sys/queue.h>
  96 #include <errno.h>
  97 #include <rte_common.h>
  98 #include <rte_memory.h>
  99 #include <rte_lcore.h>
 100 #include <rte_atomic.h>
 101 #include <rte_branch_prediction.h>
 102
 103 enum rte_ring_queue_behavior {
 104         RTE_RING_QUEUE_FIXED = 0, /* Enq/Deq a fixed number of items from a ring */
 105         RTE_RING_QUEUE_VARIABLE   /* Enq/Deq as many items a possible from ring */
 106 };
 107
 108 #ifdef RTE_LIBRTE_RING_DEBUG
 109 /**
 110  * A structure that stores the ring statistics (per-lcore).
 111  */
 112 struct rte_ring_debug_stats {
 113         uint64_t enq_success_bulk; /**< Successful enqueues number. */
 114         uint64_t enq_success_objs; /**< Objects successfully enqueued. */
 115         uint64_t enq_quota_bulk;   /**< Successful enqueues above watermark. */
 116         uint64_t enq_quota_objs;   /**< Objects enqueued above watermark. */
 117         uint64_t enq_fail_bulk;    /**< Failed enqueues number. */
 118         uint64_t enq_fail_objs;    /**< Objects that failed to be enqueued. */
 119         uint64_t deq_success_bulk; /**< Successful dequeues number. */
 120         uint64_t deq_success_objs; /**< Objects successfully dequeued. */
 121         uint64_t deq_fail_bulk;    /**< Failed dequeues number. */
 122         uint64_t deq_fail_objs;    /**< Objects that failed to be dequeued. */
 123 } __rte_cache_aligned;
 124 #endif
 125
 126 #define RTE_RING_NAMESIZE 32 /**< The maximum length of a ring name. */
 127 #define RTE_RING_MZ_PREFIX "RG_"
 128
 129 /**
 130  * An RTE ring structure.
 131  *
 132  * The producer and the consumer have a head and a tail index. The particularity
 133  * of these index is that they are not between 0 and size(ring). These indexes
 134  * are between 0 and 2^32, and we mask their value when we access the ring[]
 135  * field. Thanks to this assumption, we can do subtractions between 2 index
 136  * values in a modulo-32bit base: that's why the overflow of the indexes is not
 137  * a problem.
 138  */
 139 struct rte_ring {
 140         TAILQ_ENTRY(rte_ring) next;      /**< Next in list. */
 141
 142         char name[RTE_RING_NAMESIZE];    /**< Name of the ring. */
 143         int flags;                       /**< Flags supplied at creation. */
 144
 145         /** Ring producer status. */
 146         struct prod {
 147                 uint32_t watermark;      /**< Maximum items before EDQUOT. */
 148                 uint32_t sp_enqueue;     /**< True, if single producer. */
 149                 uint32_t size;           /**< Size of ring. */
 150                 uint32_t mask;           /**< Mask (size-1) of ring. */
 151                 volatile uint32_t head;  /**< Producer head. */
 152                 volatile uint32_t tail;  /**< Producer tail. */
 153         } prod __rte_cache_aligned;
 154
 155         /** Ring consumer status. */
 156         struct cons {
 157                 uint32_t sc_dequeue;     /**< True, if single consumer. */
 158                 uint32_t size;           /**< Size of the ring. */
 159                 uint32_t mask;           /**< Mask (size-1) of ring. */
 160                 volatile uint32_t head;  /**< Consumer head. */
 161                 volatile uint32_t tail;  /**< Consumer tail. */
 162 #ifdef RTE_RING_SPLIT_PROD_CONS
 163         } cons __rte_cache_aligned;
 164 #else
 165         } cons;
 166 #endif
 167
 168 #ifdef RTE_LIBRTE_RING_DEBUG
 169         struct rte_ring_debug_stats stats[RTE_MAX_LCORE];
 170 #endif
 171
 172         void * ring[0] __rte_cache_aligned; /**< Memory space of ring starts here.
 173                                                                                  * not volatile so need to be careful
 174                                                                                  * about compiler re-ordering */
 175 };
 176
 177 #define RING_F_SP_ENQ 0x0001 /**< The default enqueue is "single-producer". */
 178 #define RING_F_SC_DEQ 0x0002 /**< The default dequeue is "single-consumer". */
 179 #define RTE_RING_QUOT_EXCEED (1 << 31)  /**< Quota exceed for burst ops */
 180 #define RTE_RING_SZ_MASK  (unsigned)(0x0fffffff) /**< Ring size mask */
 181
 182 /**
 183  * @internal When debug is enabled, store ring statistics.
 184  * @param r
 185  *   A pointer to the ring.
 186  * @param name
 187  *   The name of the statistics field to increment in the ring.
 188  * @param n
 189  *   The number to add to the object-oriented statistics.
 190  */
 191 #ifdef RTE_LIBRTE_RING_DEBUG
 192 #define __RING_STAT_ADD(r, name, n) do {                \
 193                 unsigned __lcore_id = rte_lcore_id();   \
 194                 r->stats[__lcore_id].name##_objs += n;  \
 195                 r->stats[__lcore_id].name##_bulk += 1;  \
 196         } while(0)
 197 #else
 198 #define __RING_STAT_ADD(r, name, n) do {} while(0)
 199 #endif
 200
 201 /**
 202  * Calculate the memory size needed for a ring
 203  *
 204  * This function returns the number of bytes needed for a ring, given
 205  * the number of elements in it. This value is the sum of the size of
 206  * the structure rte_ring and the size of the memory needed by the
 207  * objects pointers. The value is aligned to a cache line size.
 208  *
 209  * @param count
 210  *   The number of elements in the ring (must be a power of 2).
 211  * @return
 212  *   - The memory size needed for the ring on success.
 213  *   - -EINVAL if count is not a power of 2.
 214  */
 215 ssize_t rte_ring_get_memsize(unsigned count);
 216
 217 /**
 218  * Initialize a ring structure.
 219  *
 220  * Initialize a ring structure in memory pointed by "r". The size of the
 221  * memory area must be large enough to store the ring structure and the
 222  * object table. It is advised to use rte_ring_get_memsize() to get the
 223  * appropriate size.
 224  *
 225  * The ring size is set to *count*, which must be a power of two. Water
 226  * marking is disabled by default. The real usable ring size is
 227  * *count-1* instead of *count* to differentiate a free ring from an
 228  * empty ring.
 229  *
 230  * The ring is not added in RTE_TAILQ_RING global list. Indeed, the
 231  * memory given by the caller may not be shareable among dpdk
 232  * processes.
 233  *
 234  * @param r
 235  *   The pointer to the ring structure followed by the objects table.
 236  * @param name
 237  *   The name of the ring.
 238  * @param count
 239  *   The number of elements in the ring (must be a power of 2).
 240  * @param flags
 241  *   An OR of the following:
 242  *    - RING_F_SP_ENQ: If this flag is set, the default behavior when
 243  *      using ``rte_ring_enqueue()`` or ``rte_ring_enqueue_bulk()``
 244  *      is "single-producer". Otherwise, it is "multi-producers".
 245  *    - RING_F_SC_DEQ: If this flag is set, the default behavior when
 246  *      using ``rte_ring_dequeue()`` or ``rte_ring_dequeue_bulk()``
 247  *      is "single-consumer". Otherwise, it is "multi-consumers".
 248  * @return
 249  *   0 on success, or a negative value on error.
 250  */
 251 int rte_ring_init(struct rte_ring *r, const char *name, unsigned count,
 252         unsigned flags);
 253
 254 /**
 255  * Create a new ring named *name* in memory.
 256  *
 257  * This function uses ``memzone_reserve()`` to allocate memory. Then it
 258  * calls rte_ring_init() to initialize an empty ring.
 259  *
 260  * The new ring size is set to *count*, which must be a power of
 261  * two. Water marking is disabled by default. The real usable ring size
 262  * is *count-1* instead of *count* to differentiate a free ring from an
 263  * empty ring.
 264  *
 265  * The ring is added in RTE_TAILQ_RING list.
 266  *
 267  * @param name
 268  *   The name of the ring.
 269  * @param count
 270  *   The size of the ring (must be a power of 2).
 271  * @param socket_id
 272  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in case of
 273  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
 274  *   constraint for the reserved zone.
 275  * @param flags
 276  *   An OR of the following:
 277  *    - RING_F_SP_ENQ: If this flag is set, the default behavior when
 278  *      using ``rte_ring_enqueue()`` or ``rte_ring_enqueue_bulk()``
 279  *      is "single-producer". Otherwise, it is "multi-producers".
 280  *    - RING_F_SC_DEQ: If this flag is set, the default behavior when
 281  *      using ``rte_ring_dequeue()`` or ``rte_ring_dequeue_bulk()``
 282  *      is "single-consumer". Otherwise, it is "multi-consumers".
 283  * @return
 284  *   On success, the pointer to the new allocated ring. NULL on error with
 285  *    rte_errno set appropriately. Possible errno values include:
 286  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
 287  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
 288  *    - E_RTE_NO_TAILQ - no tailq list could be got for the ring list
 289  *    - EINVAL - count provided is not a power of 2
 290  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
 291  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
 292  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
 293  */
 294 struct rte_ring *rte_ring_create(const char *name, unsigned count,
 295                                  int socket_id, unsigned flags);
 296
 297 /**
 298  * Change the high water mark.
 299  *
 300  * If *count* is 0, water marking is disabled. Otherwise, it is set to the
 301  * *count* value. The *count* value must be greater than 0 and less
 302  * than the ring size.
 303  *
 304  * This function can be called at any time (not necessarily at
 305  * initialization).
 306  *
 307  * @param r
 308  *   A pointer to the ring structure.
 309  * @param count
 310  *   The new water mark value.
 311  * @return
 312  *   - 0: Success; water mark changed.
 313  *   - -EINVAL: Invalid water mark value.
 314  */
 315 int rte_ring_set_water_mark(struct rte_ring *r, unsigned count);
 316
 317 /**
 318  * Dump the status of the ring to the console.
 319  *
 320  * @param r
 321  *   A pointer to the ring structure.
 322  */
 323 void rte_ring_dump(const struct rte_ring *r);
 324
 325 /* the actual enqueue of pointers on the ring.
 326  * Placed here since identical code needed in both
 327  * single and multi producer enqueue functions */
 328 #define ENQUEUE_PTRS() do { \
 329         const uint32_t size = r->prod.size; \
 330         uint32_t idx = prod_head & mask; \
 331         if (likely(idx + n < size)) { \
 332                 for (i = 0; i < (n & ((~(unsigned)0x3))); i+=4, idx+=4) { \
 333                         r->ring[idx] = obj_table[i]; \
 334                         r->ring[idx+1] = obj_table[i+1]; \
 335                         r->ring[idx+2] = obj_table[i+2]; \
 336                         r->ring[idx+3] = obj_table[i+3]; \
 337                 } \
 338                 switch (n & 0x3) { \
 339                         case 3: r->ring[idx++] = obj_table[i++]; \
 340                         case 2: r->ring[idx++] = obj_table[i++]; \
 341                         case 1: r->ring[idx++] = obj_table[i++]; \
 342                 } \
 343         } else { \
 344                 for (i = 0; idx < size; i++, idx++)\
 345                         r->ring[idx] = obj_table[i]; \
 346                 for (idx = 0; i < n; i++, idx++) \
 347                         r->ring[idx] = obj_table[i]; \
 348         } \
 349 } while(0)
 350
 351 /* the actual copy of pointers on the ring to obj_table.
 352  * Placed here since identical code needed in both
 353  * single and multi consumer dequeue functions */
 354 #define DEQUEUE_PTRS() do { \
 355         uint32_t idx = cons_head & mask; \
 356         const uint32_t size = r->cons.size; \
 357         if (likely(idx + n < size)) { \
 358                 for (i = 0; i < (n & (~(unsigned)0x3)); i+=4, idx+=4) {\
 359                         obj_table[i] = r->ring[idx]; \
 360                         obj_table[i+1] = r->ring[idx+1]; \
 361                         obj_table[i+2] = r->ring[idx+2]; \
 362                         obj_table[i+3] = r->ring[idx+3]; \
 363                 } \
 364                 switch (n & 0x3) { \
 365                         case 3: obj_table[i++] = r->ring[idx++]; \
 366                         case 2: obj_table[i++] = r->ring[idx++]; \
 367                         case 1: obj_table[i++] = r->ring[idx++]; \
 368                 } \
 369         } else { \
 370                 for (i = 0; idx < size; i++, idx++) \
 371                         obj_table[i] = r->ring[idx]; \
 372                 for (idx = 0; i < n; i++, idx++) \
 373                         obj_table[i] = r->ring[idx]; \
 374         } \
 375 } while (0)
 376
 377 /**
 378  * @internal Enqueue several objects on the ring (multi-producers safe).
 379  *
 380  * This function uses a "compare and set" instruction to move the
 381  * producer index atomically.
 382  *
 383  * @param r
 384  *   A pointer to the ring structure.
 385  * @param obj_table
 386  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
 387  * @param n
 388  *   The number of objects to add in the ring from the obj_table.
 389  * @param behavior
 390  *   RTE_RING_QUEUE_FIXED:    Enqueue a fixed number of items from a ring
 391  *   RTE_RING_QUEUE_VARIABLE: Enqueue as many items a possible from ring
 392  * @return
 393  *   Depend on the behavior value
 394  *   if behavior = RTE_RING_QUEUE_FIXED
 395  *   - 0: Success; objects enqueue.
 396  *   - -EDQUOT: Quota exceeded. The objects have been enqueued, but the
 397  *     high water mark is exceeded.
 398  *   - -ENOBUFS: Not enough room in the ring to enqueue, no object is enqueued.
 399  *   if behavior = RTE_RING_QUEUE_VARIABLE
 400  *   - n: Actual number of objects enqueued.
 401  */
 402 static inline int __attribute__((always_inline))
 403 __rte_ring_mp_do_enqueue(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
 404                          unsigned n, enum rte_ring_queue_behavior behavior)
 405 {
 406         uint32_t prod_head, prod_next;
 407         uint32_t cons_tail, free_entries;
 408         const unsigned max = n;
 409         int success;
 410         unsigned i;
 411         uint32_t mask = r->prod.mask;
 412         int ret;
 413
 414         /* move prod.head atomically */
 415         do {
 416                 /* Reset n to the initial burst count */
 417                 n = max;
 418
 419                 prod_head = r->prod.head;
 420                 cons_tail = r->cons.tail;
 421                 /* The subtraction is done between two unsigned 32bits value
 422                  * (the result is always modulo 32 bits even if we have
 423                  * prod_head > cons_tail). So 'free_entries' is always between 0
 424                  * and size(ring)-1. */
 425                 free_entries = (mask + cons_tail - prod_head);
 426
 427                 /* check that we have enough room in ring */
 428                 if (unlikely(n > free_entries)) {
 429                         if (behavior == RTE_RING_QUEUE_FIXED) {
 430                                 __RING_STAT_ADD(r, enq_fail, n);
 431                                 return -ENOBUFS;
 432                         }
 433                         else {
 434                                 /* No free entry available */
 435                                 if (unlikely(free_entries == 0)) {
 436                                         __RING_STAT_ADD(r, enq_fail, n);
 437                                         return 0;
 438                                 }
 439
 440                                 n = free_entries;
 441                         }
 442                 }
 443
 444                 prod_next = prod_head + n;
 445                 success = rte_atomic32_cmpset(&r->prod.head, prod_head,
 446                                               prod_next);
 447         } while (unlikely(success == 0));
 448
 449         /* write entries in ring */
 450         ENQUEUE_PTRS();
 451         rte_compiler_barrier();
 452
 453         /* if we exceed the watermark */
 454         if (unlikely(((mask + 1) - free_entries + n) > r->prod.watermark)) {
 455                 ret = (behavior == RTE_RING_QUEUE_FIXED) ? -EDQUOT :
 456                                 (int)(n | RTE_RING_QUOT_EXCEED);
 457                 __RING_STAT_ADD(r, enq_quota, n);
 458         }
 459         else {
 460                 ret = (behavior == RTE_RING_QUEUE_FIXED) ? 0 : n;
 461                 __RING_STAT_ADD(r, enq_success, n);
 462         }
 463
 464         /*
 465          * If there are other enqueues in progress that preceded us,
 466          * we need to wait for them to complete
 467          */
 468         while (unlikely(r->prod.tail != prod_head))
 469                 rte_pause();
 470
 471         r->prod.tail = prod_next;
 472         return ret;
 473 }
 474
 475 /**
 476  * @internal Enqueue several objects on a ring (NOT multi-producers safe).
 477  *
 478  * @param r
 479  *   A pointer to the ring structure.
 480  * @param obj_table
 481  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
 482  * @param n
 483  *   The number of objects to add in the ring from the obj_table.
 484  * @param behavior
 485  *   RTE_RING_QUEUE_FIXED:    Enqueue a fixed number of items from a ring
 486  *   RTE_RING_QUEUE_VARIABLE: Enqueue as many items a possible from ring
 487  * @return
 488  *   Depend on the behavior value
 489  *   if behavior = RTE_RING_QUEUE_FIXED
 490  *   - 0: Success; objects enqueue.
 491  *   - -EDQUOT: Quota exceeded. The objects have been enqueued, but the
 492  *     high water mark is exceeded.
 493  *   - -ENOBUFS: Not enough room in the ring to enqueue, no object is enqueued.
 494  *   if behavior = RTE_RING_QUEUE_VARIABLE
 495  *   - n: Actual number of objects enqueued.
 496  */
 497 static inline int __attribute__((always_inline))
 498 __rte_ring_sp_do_enqueue(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
 499                          unsigned n, enum rte_ring_queue_behavior behavior)
 500 {
 501         uint32_t prod_head, cons_tail;
 502         uint32_t prod_next, free_entries;
 503         unsigned i;
 504         uint32_t mask = r->prod.mask;
 505         int ret;
 506
 507         prod_head = r->prod.head;
 508         cons_tail = r->cons.tail;
 509         /* The subtraction is done between two unsigned 32bits value
 510          * (the result is always modulo 32 bits even if we have
 511          * prod_head > cons_tail). So 'free_entries' is always between 0
 512          * and size(ring)-1. */
 513         free_entries = mask + cons_tail - prod_head;
 514
 515         /* check that we have enough room in ring */
 516         if (unlikely(n > free_entries)) {
 517                 if (behavior == RTE_RING_QUEUE_FIXED) {
 518                         __RING_STAT_ADD(r, enq_fail, n);
 519                         return -ENOBUFS;
 520                 }
 521                 else {
 522                         /* No free entry available */
 523                         if (unlikely(free_entries == 0)) {
 524                                 __RING_STAT_ADD(r, enq_fail, n);
 525                                 return 0;
 526                         }
 527
 528                         n = free_entries;
 529                 }
 530         }
 531
 532         prod_next = prod_head + n;
 533         r->prod.head = prod_next;
 534
 535         /* write entries in ring */
 536         ENQUEUE_PTRS();
 537         rte_compiler_barrier();
 538
 539         /* if we exceed the watermark */
 540         if (unlikely(((mask + 1) - free_entries + n) > r->prod.watermark)) {
 541                 ret = (behavior == RTE_RING_QUEUE_FIXED) ? -EDQUOT :
 542                         (int)(n | RTE_RING_QUOT_EXCEED);
 543                 __RING_STAT_ADD(r, enq_quota, n);
 544         }
 545         else {
 546                 ret = (behavior == RTE_RING_QUEUE_FIXED) ? 0 : n;
 547                 __RING_STAT_ADD(r, enq_success, n);
 548         }
 549
 550         r->prod.tail = prod_next;
 551         return ret;
 552 }
 553
 554 /**
 555  * @internal Dequeue several objects from a ring (multi-consumers safe). When
 556  * the request objects are more than the available objects, only dequeue the
 557  * actual number of objects
 558  *
 559  * This function uses a "compare and set" instruction to move the
 560  * consumer index atomically.
 561  *
 562  * @param r
 563  *   A pointer to the ring structure.
 564  * @param obj_table
 565  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
 566  * @param n
 567  *   The number of objects to dequeue from the ring to the obj_table.
 568  * @param behavior
 569  *   RTE_RING_QUEUE_FIXED:    Dequeue a fixed number of items from a ring
 570  *   RTE_RING_QUEUE_VARIABLE: Dequeue as many items a possible from ring
 571  * @return
 572  *   Depend on the behavior value
 573  *   if behavior = RTE_RING_QUEUE_FIXED
 574  *   - 0: Success; objects dequeued.
 575  *   - -ENOENT: Not enough entries in the ring to dequeue; no object is
 576  *     dequeued.
 577  *   if behavior = RTE_RING_QUEUE_VARIABLE
 578  *   - n: Actual number of objects dequeued.
 579  */
 580
 581 static inline int __attribute__((always_inline))
 582 __rte_ring_mc_do_dequeue(struct rte_ring *r, void **obj_table,
 583                  unsigned n, enum rte_ring_queue_behavior behavior)
 584 {
 585         uint32_t cons_head, prod_tail;
 586         uint32_t cons_next, entries;
 587         const unsigned max = n;
 588         int success;
 589         unsigned i;
 590         uint32_t mask = r->prod.mask;
 591
 592         /* move cons.head atomically */
 593         do {
 594                 /* Restore n as it may change every loop */
 595                 n = max;
 596
 597                 cons_head = r->cons.head;
 598                 prod_tail = r->prod.tail;
 599                 /* The subtraction is done between two unsigned 32bits value
 600                  * (the result is always modulo 32 bits even if we have
 601                  * cons_head > prod_tail). So 'entries' is always between 0
 602                  * and size(ring)-1. */
 603                 entries = (prod_tail - cons_head);
 604
 605                 /* Set the actual entries for dequeue */
 606                 if (n > entries) {
 607                         if (behavior == RTE_RING_QUEUE_FIXED) {
 608                                 __RING_STAT_ADD(r, deq_fail, n);
 609                                 return -ENOENT;
 610                         }
 611                         else {
 612                                 if (unlikely(entries == 0)){
 613                                         __RING_STAT_ADD(r, deq_fail, n);
 614                                         return 0;
 615                                 }
 616
 617                                 n = entries;
 618                         }
 619                 }
 620
 621                 cons_next = cons_head + n;
 622                 success = rte_atomic32_cmpset(&r->cons.head, cons_head,
 623                                               cons_next);
 624         } while (unlikely(success == 0));
 625
 626         /* copy in table */
 627         DEQUEUE_PTRS();
 628         rte_compiler_barrier();
 629
 630         /*
 631          * If there are other dequeues in progress that preceded us,
 632          * we need to wait for them to complete
 633          */
 634         while (unlikely(r->cons.tail != cons_head))
 635                 rte_pause();
 636
 637         __RING_STAT_ADD(r, deq_success, n);
 638         r->cons.tail = cons_next;
 639
 640         return behavior == RTE_RING_QUEUE_FIXED ? 0 : n;
 641 }
 642
 643 /**
 644  * @internal Dequeue several objects from a ring (NOT multi-consumers safe).
 645  * When the request objects are more than the available objects, only dequeue
 646  * the actual number of objects
 647  *
 648  * @param r
 649  *   A pointer to the ring structure.
 650  * @param obj_table
 651  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
 652  * @param n
 653  *   The number of objects to dequeue from the ring to the obj_table.
 654  * @param behavior
 655  *   RTE_RING_QUEUE_FIXED:    Dequeue a fixed number of items from a ring
 656  *   RTE_RING_QUEUE_VARIABLE: Dequeue as many items a possible from ring
 657  * @return
 658  *   Depend on the behavior value
 659  *   if behavior = RTE_RING_QUEUE_FIXED
 660  *   - 0: Success; objects dequeued.
 661  *   - -ENOENT: Not enough entries in the ring to dequeue; no object is
 662  *     dequeued.
 663  *   if behavior = RTE_RING_QUEUE_VARIABLE
 664  *   - n: Actual number of objects dequeued.
 665  */
 666 static inline int __attribute__((always_inline))
 667 __rte_ring_sc_do_dequeue(struct rte_ring *r, void **obj_table,
 668                  unsigned n, enum rte_ring_queue_behavior behavior)
 669 {
 670         uint32_t cons_head, prod_tail;
 671         uint32_t cons_next, entries;
 672         unsigned i;
 673         uint32_t mask = r->prod.mask;
 674
 675         cons_head = r->cons.head;
 676         prod_tail = r->prod.tail;
 677         /* The subtraction is done between two unsigned 32bits value
 678          * (the result is always modulo 32 bits even if we have
 679          * cons_head > prod_tail). So 'entries' is always between 0
 680          * and size(ring)-1. */
 681         entries = prod_tail - cons_head;
 682
 683         if (n > entries) {
 684                 if (behavior == RTE_RING_QUEUE_FIXED) {
 685                         __RING_STAT_ADD(r, deq_fail, n);
 686                         return -ENOENT;
 687                 }
 688                 else {
 689                         if (unlikely(entries == 0)){
 690                                 __RING_STAT_ADD(r, deq_fail, n);
 691                                 return 0;
 692                         }
 693
 694                         n = entries;
 695                 }
 696         }
 697
 698         cons_next = cons_head + n;
 699         r->cons.head = cons_next;
 700
 701         /* copy in table */
 702         DEQUEUE_PTRS();
 703         rte_compiler_barrier();
 704
 705         __RING_STAT_ADD(r, deq_success, n);
 706         r->cons.tail = cons_next;
 707         return behavior == RTE_RING_QUEUE_FIXED ? 0 : n;
 708 }
 709
 710 /**
 711  * Enqueue several objects on the ring (multi-producers safe).
 712  *
 713  * This function uses a "compare and set" instruction to move the
 714  * producer index atomically.
 715  *
 716  * @param r
 717  *   A pointer to the ring structure.
 718  * @param obj_table
 719  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
 720  * @param n
 721  *   The number of objects to add in the ring from the obj_table.
 722  * @return
 723  *   - 0: Success; objects enqueue.
 724  *   - -EDQUOT: Quota exceeded. The objects have been enqueued, but the
 725  *     high water mark is exceeded.
 726  *   - -ENOBUFS: Not enough room in the ring to enqueue, no object is enqueued.
 727  */
 728 static inline int __attribute__((always_inline))
 729 rte_ring_mp_enqueue_bulk(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
 730                          unsigned n)
 731 {
 732         return __rte_ring_mp_do_enqueue(r, obj_table, n, RTE_RING_QUEUE_FIXED);
 733 }
 734
 735 /**
 736  * Enqueue several objects on a ring (NOT multi-producers safe).
 737  *
 738  * @param r
 739  *   A pointer to the ring structure.
 740  * @param obj_table
 741  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
 742  * @param n
 743  *   The number of objects to add in the ring from the obj_table.
 744  * @return
 745  *   - 0: Success; objects enqueued.
 746  *   - -EDQUOT: Quota exceeded. The objects have been enqueued, but the
 747  *     high water mark is exceeded.
 748  *   - -ENOBUFS: Not enough room in the ring to enqueue; no object is enqueued.
 749  */
 750 static inline int __attribute__((always_inline))
 751 rte_ring_sp_enqueue_bulk(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
 752                          unsigned n)
 753 {
 754         return __rte_ring_sp_do_enqueue(r, obj_table, n, RTE_RING_QUEUE_FIXED);
 755 }
 756
 757 /**
 758  * Enqueue several objects on a ring.
 759  *
 760  * This function calls the multi-producer or the single-producer
 761  * version depending on the default behavior that was specified at
 762  * ring creation time (see flags).
 763  *
 764  * @param r
 765  *   A pointer to the ring structure.
 766  * @param obj_table
 767  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
 768  * @param n
 769  *   The number of objects to add in the ring from the obj_table.
 770  * @return
 771  *   - 0: Success; objects enqueued.
 772  *   - -EDQUOT: Quota exceeded. The objects have been enqueued, but the
 773  *     high water mark is exceeded.
 774  *   - -ENOBUFS: Not enough room in the ring to enqueue; no object is enqueued.
 775  */
 776 static inline int __attribute__((always_inline))
 777 rte_ring_enqueue_bulk(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
 778                       unsigned n)
 779 {
 780         if (r->prod.sp_enqueue)
 781                 return rte_ring_sp_enqueue_bulk(r, obj_table, n);
 782         else
 783                 return rte_ring_mp_enqueue_bulk(r, obj_table, n);
 784 }
 785
 786 /**
 787  * Enqueue one object on a ring (multi-producers safe).
 788  *
 789  * This function uses a "compare and set" instruction to move the
 790  * producer index atomically.
 791  *
 792  * @param r
 793  *   A pointer to the ring structure.
 794  * @param obj
 795  *   A pointer to the object to be added.
 796  * @return
 797  *   - 0: Success; objects enqueued.
 798  *   - -EDQUOT: Quota exceeded. The objects have been enqueued, but the
 799  *     high water mark is exceeded.
 800  *   - -ENOBUFS: Not enough room in the ring to enqueue; no object is enqueued.
 801  */
 802 static inline int __attribute__((always_inline))
 803 rte_ring_mp_enqueue(struct rte_ring *r, void *obj)
 804 {
 805         return rte_ring_mp_enqueue_bulk(r, &obj, 1);
 806 }
 807
 808 /**
 809  * Enqueue one object on a ring (NOT multi-producers safe).
 810  *
 811  * @param r
 812  *   A pointer to the ring structure.
 813  * @param obj
 814  *   A pointer to the object to be added.
 815  * @return
 816  *   - 0: Success; objects enqueued.
 817  *   - -EDQUOT: Quota exceeded. The objects have been enqueued, but the
 818  *     high water mark is exceeded.
 819  *   - -ENOBUFS: Not enough room in the ring to enqueue; no object is enqueued.
 820  */
 821 static inline int __attribute__((always_inline))
 822 rte_ring_sp_enqueue(struct rte_ring *r, void *obj)
 823 {
 824         return rte_ring_sp_enqueue_bulk(r, &obj, 1);
 825 }
 826
 827 /**
 828  * Enqueue one object on a ring.
 829  *
 830  * This function calls the multi-producer or the single-producer
 831  * version, depending on the default behaviour that was specified at
 832  * ring creation time (see flags).
 833  *
 834  * @param r
 835  *   A pointer to the ring structure.
 836  * @param obj
 837  *   A pointer to the object to be added.
 838  * @return
 839  *   - 0: Success; objects enqueued.
 840  *   - -EDQUOT: Quota exceeded. The objects have been enqueued, but the
 841  *     high water mark is exceeded.
 842  *   - -ENOBUFS: Not enough room in the ring to enqueue; no object is enqueued.
 843  */
 844 static inline int __attribute__((always_inline))
 845 rte_ring_enqueue(struct rte_ring *r, void *obj)
 846 {
 847         if (r->prod.sp_enqueue)
 848                 return rte_ring_sp_enqueue(r, obj);
 849         else
 850                 return rte_ring_mp_enqueue(r, obj);
 851 }
 852
 853 /**
 854  * Dequeue several objects from a ring (multi-consumers safe).
 855  *
 856  * This function uses a "compare and set" instruction to move the
 857  * consumer index atomically.
 858  *
 859  * @param r
 860  *   A pointer to the ring structure.
 861  * @param obj_table
 862  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
 863  * @param n
 864  *   The number of objects to dequeue from the ring to the obj_table.
 865  * @return
 866  *   - 0: Success; objects dequeued.
 867  *   - -ENOENT: Not enough entries in the ring to dequeue; no object is
 868  *     dequeued.
 869  */
 870 static inline int __attribute__((always_inline))
 871 rte_ring_mc_dequeue_bulk(struct rte_ring *r, void **obj_table, unsigned n)
 872 {
 873         return __rte_ring_mc_do_dequeue(r, obj_table, n, RTE_RING_QUEUE_FIXED);
 874 }
 875
 876 /**
 877  * Dequeue several objects from a ring (NOT multi-consumers safe).
 878  *
 879  * @param r
 880  *   A pointer to the ring structure.
 881  * @param obj_table
 882  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
 883  * @param n
 884  *   The number of objects to dequeue from the ring to the obj_table,
 885  *   must be strictly positive.
 886  * @return
 887  *   - 0: Success; objects dequeued.
 888  *   - -ENOENT: Not enough entries in the ring to dequeue; no object is
 889  *     dequeued.
 890  */
 891 static inline int __attribute__((always_inline))
 892 rte_ring_sc_dequeue_bulk(struct rte_ring *r, void **obj_table, unsigned n)
 893 {
 894         return __rte_ring_sc_do_dequeue(r, obj_table, n, RTE_RING_QUEUE_FIXED);
 895 }
 896
 897 /**
 898  * Dequeue several objects from a ring.
 899  *
 900  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
 901  * version, depending on the default behaviour that was specified at
 902  * ring creation time (see flags).
 903  *
 904  * @param r
 905  *   A pointer to the ring structure.
 906  * @param obj_table
 907  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
 908  * @param n
 909  *   The number of objects to dequeue from the ring to the obj_table.
 910  * @return
 911  *   - 0: Success; objects dequeued.
 912  *   - -ENOENT: Not enough entries in the ring to dequeue, no object is
 913  *     dequeued.
 914  */
 915 static inline int __attribute__((always_inline))
 916 rte_ring_dequeue_bulk(struct rte_ring *r, void **obj_table, unsigned n)
 917 {
 918         if (r->cons.sc_dequeue)
 919                 return rte_ring_sc_dequeue_bulk(r, obj_table, n);
 920         else
 921                 return rte_ring_mc_dequeue_bulk(r, obj_table, n);
 922 }
 923
 924 /**
 925  * Dequeue one object from a ring (multi-consumers safe).
 926  *
 927  * This function uses a "compare and set" instruction to move the
 928  * consumer index atomically.
 929  *
 930  * @param r
 931  *   A pointer to the ring structure.
 932  * @param obj_p
 933  *   A pointer to a void * pointer (object) that will be filled.
 934  * @return
 935  *   - 0: Success; objects dequeued.
 936  *   - -ENOENT: Not enough entries in the ring to dequeue; no object is
 937  *     dequeued.
 938  */
 939 static inline int __attribute__((always_inline))
 940 rte_ring_mc_dequeue(struct rte_ring *r, void **obj_p)
 941 {
 942         return rte_ring_mc_dequeue_bulk(r, obj_p, 1);
 943 }
 944
 945 /**
 946  * Dequeue one object from a ring (NOT multi-consumers safe).
 947  *
 948  * @param r
 949  *   A pointer to the ring structure.
 950  * @param obj_p
 951  *   A pointer to a void * pointer (object) that will be filled.
 952  * @return
 953  *   - 0: Success; objects dequeued.
 954  *   - -ENOENT: Not enough entries in the ring to dequeue, no object is
 955  *     dequeued.
 956  */
 957 static inline int __attribute__((always_inline))
 958 rte_ring_sc_dequeue(struct rte_ring *r, void **obj_p)
 959 {
 960         return rte_ring_sc_dequeue_bulk(r, obj_p, 1);
 961 }
 962
 963 /**
 964  * Dequeue one object from a ring.
 965  *
 966  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
 967  * version depending on the default behaviour that was specified at
 968  * ring creation time (see flags).
 969  *
 970  * @param r
 971  *   A pointer to the ring structure.
 972  * @param obj_p
 973  *   A pointer to a void * pointer (object) that will be filled.
 974  * @return
 975  *   - 0: Success, objects dequeued.
 976  *   - -ENOENT: Not enough entries in the ring to dequeue, no object is
 977  *     dequeued.
 978  */
 979 static inline int __attribute__((always_inline))
 980 rte_ring_dequeue(struct rte_ring *r, void **obj_p)
 981 {
 982         if (r->cons.sc_dequeue)
 983                 return rte_ring_sc_dequeue(r, obj_p);
 984         else
 985                 return rte_ring_mc_dequeue(r, obj_p);
 986 }
 987
 988 /**
 989  * Test if a ring is full.
 990  *
 991  * @param r
 992  *   A pointer to the ring structure.
 993  * @return
 994  *   - 1: The ring is full.
 995  *   - 0: The ring is not full.
 996  */
 997 static inline int
 998 rte_ring_full(const struct rte_ring *r)
 999 {
1000         uint32_t prod_tail = r->prod.tail;
1001         uint32_t cons_tail = r->cons.tail;
1002         return (((cons_tail - prod_tail - 1) & r->prod.mask) == 0);
1003 }
1004
1005 /**
1006  * Test if a ring is empty.
1007  *
1008  * @param r
1009  *   A pointer to the ring structure.
1010  * @return
1011  *   - 1: The ring is empty.
1012  *   - 0: The ring is not empty.
1013  */
1014 static inline int
1015 rte_ring_empty(const struct rte_ring *r)
1016 {
1017         uint32_t prod_tail = r->prod.tail;
1018         uint32_t cons_tail = r->cons.tail;
1019         return !!(cons_tail == prod_tail);
1020 }
1021
1022 /**
1023  * Return the number of entries in a ring.
1024  *
1025  * @param r
1026  *   A pointer to the ring structure.
1027  * @return
1028  *   The number of entries in the ring.
1029  */
1030 static inline unsigned
1031 rte_ring_count(const struct rte_ring *r)
1032 {
1033         uint32_t prod_tail = r->prod.tail;
1034         uint32_t cons_tail = r->cons.tail;
1035         return ((prod_tail - cons_tail) & r->prod.mask);
1036 }
1037
1038 /**
1039  * Return the number of free entries in a ring.
1040  *
1041  * @param r
1042  *   A pointer to the ring structure.
1043  * @return
1044  *   The number of free entries in the ring.
1045  */
1046 static inline unsigned
1047 rte_ring_free_count(const struct rte_ring *r)
1048 {
1049         uint32_t prod_tail = r->prod.tail;
1050         uint32_t cons_tail = r->cons.tail;
1051         return ((cons_tail - prod_tail - 1) & r->prod.mask);
1052 }
1053
1054 /**
1055  * Dump the status of all rings on the console
1056  */
1057 void rte_ring_list_dump(void);
1058
1059 /**
1060  * Search a ring from its name
1061  *
1062  * @param name
1063  *   The name of the ring.
1064  * @return
1065  *   The pointer to the ring matching the name, or NULL if not found,
1066  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
1067  *    - ENOENT - required entry not available to return.
1068  */
1069 struct rte_ring *rte_ring_lookup(const char *name);
1070
1071 /**
1072  * Enqueue several objects on the ring (multi-producers safe).
1073  *
1074  * This function uses a "compare and set" instruction to move the
1075  * producer index atomically.
1076  *
1077  * @param r
1078  *   A pointer to the ring structure.
1079  * @param obj_table
1080  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1081  * @param n
1082  *   The number of objects to add in the ring from the obj_table.
1083  * @return
1084  *   - n: Actual number of objects enqueued.
1085  */
1086 static inline int __attribute__((always_inline))
1087 rte_ring_mp_enqueue_burst(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
1088                          unsigned n)
1089 {
1090         return __rte_ring_mp_do_enqueue(r, obj_table, n, RTE_RING_QUEUE_VARIABLE);
1091 }
1092
1093 /**
1094  * Enqueue several objects on a ring (NOT multi-producers safe).
1095  *
1096  * @param r
1097  *   A pointer to the ring structure.
1098  * @param obj_table
1099  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1100  * @param n
1101  *   The number of objects to add in the ring from the obj_table.
1102  * @return
1103  *   - n: Actual number of objects enqueued.
1104  */
1105 static inline int __attribute__((always_inline))
1106 rte_ring_sp_enqueue_burst(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
1107                          unsigned n)
1108 {
1109         return __rte_ring_sp_do_enqueue(r, obj_table, n, RTE_RING_QUEUE_VARIABLE);
1110 }
1111
1112 /**
1113  * Enqueue several objects on a ring.
1114  *
1115  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1116  * version depending on the default behavior that was specified at
1117  * ring creation time (see flags).
1118  *
1119  * @param r
1120  *   A pointer to the ring structure.
1121  * @param obj_table
1122  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1123  * @param n
1124  *   The number of objects to add in the ring from the obj_table.
1125  * @return
1126  *   - n: Actual number of objects enqueued.
1127  */
1128 static inline int __attribute__((always_inline))
1129 rte_ring_enqueue_burst(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
1130                       unsigned n)
1131 {
1132         if (r->prod.sp_enqueue)
1133                 return  rte_ring_sp_enqueue_burst(r, obj_table, n);
1134         else
1135                 return  rte_ring_mp_enqueue_burst(r, obj_table, n);
1136 }
1137
1138 /**
1139  * Dequeue several objects from a ring (multi-consumers safe). When the request
1140  * objects are more than the available objects, only dequeue the actual number
1141  * of objects
1142  *
1143  * This function uses a "compare and set" instruction to move the
1144  * consumer index atomically.
1145  *
1146  * @param r
1147  *   A pointer to the ring structure.
1148  * @param obj_table
1149  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1150  * @param n
1151  *   The number of objects to dequeue from the ring to the obj_table.
1152  * @return
1153  *   - n: Actual number of objects dequeued, 0 if ring is empty
1154  */
1155 static inline int __attribute__((always_inline))
1156 rte_ring_mc_dequeue_burst(struct rte_ring *r, void **obj_table, unsigned n)
1157 {
1158         return __rte_ring_mc_do_dequeue(r, obj_table, n, RTE_RING_QUEUE_VARIABLE);
1159 }
1160
1161 /**
1162  * Dequeue several objects from a ring (NOT multi-consumers safe).When the
1163  * request objects are more than the available objects, only dequeue the
1164  * actual number of objects
1165  *
1166  * @param r
1167  *   A pointer to the ring structure.
1168  * @param obj_table
1169  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1170  * @param n
1171  *   The number of objects to dequeue from the ring to the obj_table.
1172  * @return
1173  *   - n: Actual number of objects dequeued, 0 if ring is empty
1174  */
1175 static inline int __attribute__((always_inline))
1176 rte_ring_sc_dequeue_burst(struct rte_ring *r, void **obj_table, unsigned n)
1177 {
1178         return __rte_ring_sc_do_dequeue(r, obj_table, n, RTE_RING_QUEUE_VARIABLE);
1179 }
1180
1181 /**
1182  * Dequeue multiple objects from a ring up to a maximum number.
1183  *
1184  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1185  * version, depending on the default behaviour that was specified at
1186  * ring creation time (see flags).
1187  *
1188  * @param r
1189  *   A pointer to the ring structure.
1190  * @param obj_table
1191  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1192  * @param n
1193  *   The number of objects to dequeue from the ring to the obj_table.
1194  * @return
1195  *   - Number of objects dequeued, or a negative error code on error
1196  */
1197 static inline int __attribute__((always_inline))
1198 rte_ring_dequeue_burst(struct rte_ring *r, void **obj_table, unsigned n)
1199 {
1200         if (r->cons.sc_dequeue)
1201                 return rte_ring_sc_dequeue_burst(r, obj_table, n);
1202         else
1203                 return rte_ring_mc_dequeue_burst(r, obj_table, n);
1204 }
1205
1206 #ifdef __cplusplus
1207 }
1208 #endif
1209
1210 #endif /* _RTE_RING_H_ */