lib/librte_sched/rte_sched.h

   1 /*-
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  31  *   OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  32  */
  33
  34 #ifndef __INCLUDE_RTE_SCHED_H__
  35 #define __INCLUDE_RTE_SCHED_H__
  36
  37 #ifdef __cplusplus
  38 extern "C" {
  39 #endif
  40
  41 /**
  42  * @file
  43  * RTE Hierarchical Scheduler
  44  *
  45  * The hierarchical scheduler prioritizes the transmission of packets
  46  * from different users and traffic classes according to the Service
  47  * Level Agreements (SLAs) defined for the current network node.
  48  *
  49  * The scheduler supports thousands of packet queues grouped under a
  50  * 5-level hierarchy:
  51  *     1. Port:
  52  *           - Typical usage: output Ethernet port;
  53  *           - Multiple ports are scheduled in round robin order with
  54  *          equal priority;
  55  *     2. Subport:
  56  *           - Typical usage: group of users;
  57  *           - Traffic shaping using the token bucket algorithm
  58  *          (one bucket per subport);
  59  *           - Upper limit enforced per traffic class at subport level;
  60  *           - Lower priority traffic classes able to reuse subport
  61  *          bandwidth currently unused by higher priority traffic
  62  *          classes of the same subport;
  63  *           - When any subport traffic class is oversubscribed
  64  *          (configuration time event), the usage of subport member
  65  *          pipes with high demand for thattraffic class pipes is
  66  *          truncated to a dynamically adjusted value with no
  67  *             impact to low demand pipes;
  68  *     3. Pipe:
  69  *           - Typical usage: individual user/subscriber;
  70  *           - Traffic shaping using the token bucket algorithm
  71  *          (one bucket per pipe);
  72  *     4. Traffic class:
  73  *           - Traffic classes of the same pipe handled in strict
  74  *          priority order;
  75  *           - Upper limit enforced per traffic class at the pipe level;
  76  *           - Lower priority traffic classes able to reuse pipe
  77  *          bandwidth currently unused by higher priority traffic
  78  *          classes of the same pipe;
  79  *     5. Queue:
  80  *           - Typical usage: queue hosting packets from one or
  81  *          multiple connections of same traffic class belonging to
  82  *          the same user;
  83  *           - Weighted Round Robin (WRR) is used to service the
  84  *          queues within same pipe traffic class.
  85  *
  86  */
  87
  88 #include <sys/types.h>
  89 #include <rte_mbuf.h>
  90 #include <rte_meter.h>
  91
  92 /** Random Early Detection (RED) */
  93 #ifdef RTE_SCHED_RED
  94 #include "rte_red.h"
  95 #endif
  96
  97 /** Number of traffic classes per pipe (as well as subport).
  98  * Cannot be changed.
  99  */
 100 #define RTE_SCHED_TRAFFIC_CLASSES_PER_PIPE    4
 101
 102 /** Number of queues per pipe traffic class. Cannot be changed. */
 103 #define RTE_SCHED_QUEUES_PER_TRAFFIC_CLASS    4
 104
 105 /** Number of queues per pipe. */
 106 #define RTE_SCHED_QUEUES_PER_PIPE             \
 107         (RTE_SCHED_TRAFFIC_CLASSES_PER_PIPE *     \
 108         RTE_SCHED_QUEUES_PER_TRAFFIC_CLASS)
 109
 110 /** Maximum number of pipe profiles that can be defined per port.
 111  * Compile-time configurable.
 112  */
 113 #ifndef RTE_SCHED_PIPE_PROFILES_PER_PORT
 114 #define RTE_SCHED_PIPE_PROFILES_PER_PORT      256
 115 #endif
 116
 117 /*
 118  * Ethernet framing overhead. Overhead fields per Ethernet frame:
 119  * 1. Preamble:                             7 bytes;
 120  * 2. Start of Frame Delimiter (SFD):       1 byte;
 121  * 3. Frame Check Sequence (FCS):           4 bytes;
 122  * 4. Inter Frame Gap (IFG):               12 bytes.
 123  *
 124  * The FCS is considered overhead only if not included in the packet
 125  * length (field pkt_len of struct rte_mbuf).
 126  */
 127 #ifndef RTE_SCHED_FRAME_OVERHEAD_DEFAULT
 128 #define RTE_SCHED_FRAME_OVERHEAD_DEFAULT      24
 129 #endif
 130
 131 /*
 132  * Subport configuration parameters. The period and credits_per_period
 133  * parameters are measured in bytes, with one byte meaning the time
 134  * duration associated with the transmission of one byte on the
 135  * physical medium of the output port, with pipe or pipe traffic class
 136  * rate (measured as percentage of output port rate) determined as
 137  * credits_per_period divided by period. One credit represents one
 138  * byte.
 139  */
 140 struct rte_sched_subport_params {
 141         /* Subport token bucket */
 142         uint32_t tb_rate;                /**< Rate (measured in bytes per second) */
 143         uint32_t tb_size;                /**< Size (measured in credits) */
 144
 145         /* Subport traffic classes */
 146         uint32_t tc_rate[RTE_SCHED_TRAFFIC_CLASSES_PER_PIPE];
 147         /**< Traffic class rates (measured in bytes per second) */
 148         uint32_t tc_period;
 149         /**< Enforcement period for rates (measured in milliseconds) */
 150 };
 151
 152 /** Subport statistics */
 153 struct rte_sched_subport_stats {
 154         /* Packets */
 155         uint32_t n_pkts_tc[RTE_SCHED_TRAFFIC_CLASSES_PER_PIPE];
 156         /**< Number of packets successfully written */
 157         uint32_t n_pkts_tc_dropped[RTE_SCHED_TRAFFIC_CLASSES_PER_PIPE];
 158         /**< Number of packets dropped */
 159
 160         /* Bytes */
 161         uint32_t n_bytes_tc[RTE_SCHED_TRAFFIC_CLASSES_PER_PIPE];
 162         /**< Number of bytes successfully written for each traffic class */
 163         uint32_t n_bytes_tc_dropped[RTE_SCHED_TRAFFIC_CLASSES_PER_PIPE];
 164         /**< Number of bytes dropped for each traffic class */
 165 };
 166
 167 /*
 168  * Pipe configuration parameters. The period and credits_per_period
 169  * parameters are measured in bytes, with one byte meaning the time
 170  * duration associated with the transmission of one byte on the
 171  * physical medium of the output port, with pipe or pipe traffic class
 172  * rate (measured as percentage of output port rate) determined as
 173  * credits_per_period divided by period. One credit represents one
 174  * byte.
 175  */
 176 struct rte_sched_pipe_params {
 177         /* Pipe token bucket */
 178         uint32_t tb_rate;                /**< Rate (measured in bytes per second) */
 179         uint32_t tb_size;                /**< Size (measured in credits) */
 180
 181         /* Pipe traffic classes */
 182         uint32_t tc_rate[RTE_SCHED_TRAFFIC_CLASSES_PER_PIPE];
 183         /**< Traffic class rates (measured in bytes per second) */
 184         uint32_t tc_period;
 185         /**< Enforcement period (measured in milliseconds) */
 186 #ifdef RTE_SCHED_SUBPORT_TC_OV
 187         uint8_t tc_ov_weight;            /**< Weight Traffic class 3 oversubscription */
 188 #endif
 189
 190         /* Pipe queues */
 191         uint8_t  wrr_weights[RTE_SCHED_QUEUES_PER_PIPE]; /**< WRR weights */
 192 };
 193
 194 /** Queue statistics */
 195 struct rte_sched_queue_stats {
 196         /* Packets */
 197         uint32_t n_pkts;                 /**< Packets successfully written */
 198         uint32_t n_pkts_dropped;         /**< Packets dropped */
 199
 200         /* Bytes */
 201         uint32_t n_bytes;                /**< Bytes successfully written */
 202         uint32_t n_bytes_dropped;        /**< Bytes dropped */
 203 };
 204
 205 /** Port configuration parameters. */
 206 struct rte_sched_port_params {
 207         const char *name;                /**< String to be associated */
 208         int socket;                      /**< CPU socket ID */
 209         uint32_t rate;                   /**< Output port rate
 210                                           * (measured in bytes per second) */
 211         uint32_t mtu;                    /**< Maximum Ethernet frame size
 212                                           * (measured in bytes).
 213                                           * Should not include the framing overhead. */
 214         uint32_t frame_overhead;         /**< Framing overhead per packet
 215                                           * (measured in bytes) */
 216         uint32_t n_subports_per_port;    /**< Number of subports */
 217         uint32_t n_pipes_per_subport;    /**< Number of pipes per subport */
 218         uint16_t qsize[RTE_SCHED_TRAFFIC_CLASSES_PER_PIPE];
 219         /**< Packet queue size for each traffic class.
 220          * All queues within the same pipe traffic class have the same
 221          * size. Queues from different pipes serving the same traffic
 222          * class have the same size. */
 223         struct rte_sched_pipe_params *pipe_profiles;
 224         /**< Pipe profile table.
 225          * Every pipe is configured using one of the profiles from this table. */
 226         uint32_t n_pipe_profiles;        /**< Profiles in the pipe profile table */
 227 #ifdef RTE_SCHED_RED
 228         struct rte_red_params red_params[RTE_SCHED_TRAFFIC_CLASSES_PER_PIPE][e_RTE_METER_COLORS]; /**< RED parameters */
 229 #endif
 230 };
 231
 232 /*
 233  * Configuration
 234  *
 235  ***/
 236
 237 /**
 238  * Hierarchical scheduler port configuration
 239  *
 240  * @param params
 241  *   Port scheduler configuration parameter structure
 242  * @return
 243  *   Handle to port scheduler instance upon success or NULL otherwise.
 244  */
 245 struct rte_sched_port *
 246 rte_sched_port_config(struct rte_sched_port_params *params);
 247
 248 /**
 249  * Hierarchical scheduler port free
 250  *
 251  * @param port
 252  *   Handle to port scheduler instance
 253  */
 254 void
 255 rte_sched_port_free(struct rte_sched_port *port);
 256
 257 /**
 258  * Hierarchical scheduler subport configuration
 259  *
 260  * @param port
 261  *   Handle to port scheduler instance
 262  * @param subport_id
 263  *   Subport ID
 264  * @param params
 265  *   Subport configuration parameters
 266  * @return
 267  *   0 upon success, error code otherwise
 268  */
 269 int
 270 rte_sched_subport_config(struct rte_sched_port *port,
 271         uint32_t subport_id,
 272         struct rte_sched_subport_params *params);
 273
 274 /**
 275  * Hierarchical scheduler pipe configuration
 276  *
 277  * @param port
 278  *   Handle to port scheduler instance
 279  * @param subport_id
 280  *   Subport ID
 281  * @param pipe_id
 282  *   Pipe ID within subport
 283  * @param pipe_profile
 284  *   ID of port-level pre-configured pipe profile
 285  * @return
 286  *   0 upon success, error code otherwise
 287  */
 288 int
 289 rte_sched_pipe_config(struct rte_sched_port *port,
 290         uint32_t subport_id,
 291         uint32_t pipe_id,
 292         int32_t pipe_profile);
 293
 294 /**
 295  * Hierarchical scheduler memory footprint size per port
 296  *
 297  * @param params
 298  *   Port scheduler configuration parameter structure
 299  * @return
 300  *   Memory footprint size in bytes upon success, 0 otherwise
 301  */
 302 uint32_t
 303 rte_sched_port_get_memory_footprint(struct rte_sched_port_params *params);
 304
 305 /*
 306  * Statistics
 307  *
 308  ***/
 309
 310 /**
 311  * Hierarchical scheduler subport statistics read
 312  *
 313  * @param port
 314  *   Handle to port scheduler instance
 315  * @param subport_id
 316  *   Subport ID
 317  * @param stats
 318  *   Pointer to pre-allocated subport statistics structure where the statistics
 319  *   counters should be stored
 320  * @param tc_ov
 321  *   Pointer to pre-allocated 4-entry array where the oversubscription status for
 322  *   each of the 4 subport traffic classes should be stored.
 323  * @return
 324  *   0 upon success, error code otherwise
 325  */
 326 int
 327 rte_sched_subport_read_stats(struct rte_sched_port *port,
 328         uint32_t subport_id,
 329         struct rte_sched_subport_stats *stats,
 330         uint32_t *tc_ov);
 331
 332 /**
 333  * Hierarchical scheduler queue statistics read
 334  *
 335  * @param port
 336  *   Handle to port scheduler instance
 337  * @param queue_id
 338  *   Queue ID within port scheduler
 339  * @param stats
 340  *   Pointer to pre-allocated subport statistics structure where the statistics
 341  *   counters should be stored
 342  * @param qlen
 343  *   Pointer to pre-allocated variable where the current queue length
 344  *   should be stored.
 345  * @return
 346  *   0 upon success, error code otherwise
 347  */
 348 int
 349 rte_sched_queue_read_stats(struct rte_sched_port *port,
 350         uint32_t queue_id,
 351         struct rte_sched_queue_stats *stats,
 352         uint16_t *qlen);
 353
 354 /**
 355  * Scheduler hierarchy path write to packet descriptor. Typically
 356  * called by the packet classification stage.
 357  *
 358  * @param pkt
 359  *   Packet descriptor handle
 360  * @param subport
 361  *   Subport ID
 362  * @param pipe
 363  *   Pipe ID within subport
 364  * @param traffic_class
 365  *   Traffic class ID within pipe (0 .. 3)
 366  * @param queue
 367  *   Queue ID within pipe traffic class (0 .. 3)
 368  * @param color
 369  *   Packet color set
 370  */
 371 void
 372 rte_sched_port_pkt_write(struct rte_mbuf *pkt,
 373                          uint32_t subport, uint32_t pipe, uint32_t traffic_class,
 374                          uint32_t queue, enum rte_meter_color color);
 375
 376 /**
 377  * Scheduler hierarchy path read from packet descriptor (struct
 378  * rte_mbuf). Typically called as part of the hierarchical scheduler
 379  * enqueue operation. The subport, pipe, traffic class and queue
 380  * parameters need to be pre-allocated by the caller.
 381  *
 382  * @param pkt
 383  *   Packet descriptor handle
 384  * @param subport
 385  *   Subport ID
 386  * @param pipe
 387  *   Pipe ID within subport
 388  * @param traffic_class
 389  *   Traffic class ID within pipe (0 .. 3)
 390  * @param queue
 391  *   Queue ID within pipe traffic class (0 .. 3)
 392  *
 393  */
 394 void
 395 rte_sched_port_pkt_read_tree_path(const struct rte_mbuf *pkt,
 396                                   uint32_t *subport, uint32_t *pipe,
 397                                   uint32_t *traffic_class, uint32_t *queue);
 398
 399 enum rte_meter_color
 400 rte_sched_port_pkt_read_color(const struct rte_mbuf *pkt);
 401
 402 /**
 403  * Hierarchical scheduler port enqueue. Writes up to n_pkts to port
 404  * scheduler and returns the number of packets actually written. For
 405  * each packet, the port scheduler queue to write the packet to is
 406  * identified by reading the hierarchy path from the packet
 407  * descriptor; if the queue is full or congested and the packet is not
 408  * written to the queue, then the packet is automatically dropped
 409  * without any action required from the caller.
 410  *
 411  * @param port
 412  *   Handle to port scheduler instance
 413  * @param pkts
 414  *   Array storing the packet descriptor handles
 415  * @param n_pkts
 416  *   Number of packets to enqueue from the pkts array into the port scheduler
 417  * @return
 418  *   Number of packets successfully enqueued
 419  */
 420 int
 421 rte_sched_port_enqueue(struct rte_sched_port *port, struct rte_mbuf **pkts, uint32_t n_pkts);
 422
 423 /**
 424  * Hierarchical scheduler port dequeue. Reads up to n_pkts from the
 425  * port scheduler and stores them in the pkts array and returns the
 426  * number of packets actually read.  The pkts array needs to be
 427  * pre-allocated by the caller with at least n_pkts entries.
 428  *
 429  * @param port
 430  *   Handle to port scheduler instance
 431  * @param pkts
 432  *   Pre-allocated packet descriptor array where the packets dequeued
 433  *   from the port
 434  *   scheduler should be stored
 435  * @param n_pkts
 436  *   Number of packets to dequeue from the port scheduler
 437  * @return
 438  *   Number of packets successfully dequeued and placed in the pkts array
 439  */
 440 int
 441 rte_sched_port_dequeue(struct rte_sched_port *port, struct rte_mbuf **pkts, uint32_t n_pkts);
 442
 443 #ifdef __cplusplus
 444 }
 445 #endif
 446
 447 #endif /* __INCLUDE_RTE_SCHED_H__ */