lib/librte_timer/rte_timer.h

   1 /*-
   2  *   BSD LICENSE
   3  *
   4  *   Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation. All rights reserved.
   5  *   All rights reserved.
   6  *
   7  *   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  *   modification, are permitted provided that the following conditions
   9  *   are met:
  10  *
  11  *     * Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  *     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  15  *       the documentation and/or other materials provided with the
  16  *       distribution.
  17  *     * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
  18  *       contributors may be used to endorse or promote products derived
  19  *       from this software without specific prior written permission.
  20  *
  21  *   THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  22  *   "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  23  *   LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
  24  *   A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
  25  *   OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  26  *   SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
  27  *   LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  28  *   DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  29  *   THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  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 #ifndef _RTE_TIMER_H_
  35 #define _RTE_TIMER_H_
  36
  37 /**
  38  * @file
  39  RTE Timer
  40  *
  41  * This library provides a timer service to RTE Data Plane execution
  42  * units that allows the execution of callback functions asynchronously.
  43  *
  44  * - Timers can be periodic or single (one-shot).
  45  * - The timers can be loaded from one core and executed on another. This has
  46  *   to be specified in the call to rte_timer_reset().
  47  * - High precision is possible. NOTE: this depends on the call frequency to
  48  *   rte_timer_manage() that check the timer expiration for the local core.
  49  * - If not used in an application, for improved performance, it can be
  50  *   disabled at compilation time by not calling the rte_timer_manage()
  51  *   to improve performance.
  52  *
  53  * The timer library uses the rte_get_hpet_cycles() function that
  54  * uses the HPET, when available, to provide a reliable time reference. [HPET
  55  * routines are provided by EAL, which falls back to using the chip TSC (time-
  56  * stamp counter) as fallback when HPET is not available]
  57  *
  58  * This library provides an interface to add, delete and restart a
  59  * timer. The API is based on the BSD callout(9) API with a few
  60  * differences.
  61  *
  62  * See the RTE architecture documentation for more information about the
  63  * design of this library.
  64  */
  65
  66 #include <stdio.h>
  67 #include <stdint.h>
  68 #include <stddef.h>
  69
  70 #ifdef __cplusplus
  71 extern "C" {
  72 #endif
  73
  74 #define RTE_TIMER_STOP    0 /**< State: timer is stopped. */
  75 #define RTE_TIMER_PENDING 1 /**< State: timer is scheduled. */
  76 #define RTE_TIMER_RUNNING 2 /**< State: timer function is running. */
  77 #define RTE_TIMER_CONFIG  3 /**< State: timer is being configured. */
  78
  79 #define RTE_TIMER_NO_OWNER -1 /**< Timer has no owner. */
  80
  81 /**
  82  * Timer type: Periodic or single (one-shot).
  83  */
  84 enum rte_timer_type {
  85         SINGLE,
  86         PERIODICAL
  87 };
  88
  89 /**
  90  * Timer status: A union of the state (stopped, pending, running,
  91  * config) and an owner (the id of the lcore that owns the timer).
  92  */
  93 union rte_timer_status {
  94         struct {
  95                 uint16_t state;  /**< Stop, pending, running, config. */
  96                 int16_t owner;   /**< The lcore that owns the timer. */
  97         };
  98         uint32_t u32;            /**< To atomic-set status + owner. */
  99 };
 100
 101 #ifdef RTE_LIBRTE_TIMER_DEBUG
 102 /**
 103  * A structure that stores the timer statistics (per-lcore).
 104  */
 105 struct rte_timer_debug_stats {
 106         uint64_t reset;   /**< Number of success calls to rte_timer_reset(). */
 107         uint64_t stop;    /**< Number of success calls to rte_timer_stop(). */
 108         uint64_t manage;  /**< Number of calls to rte_timer_manage(). */
 109         uint64_t pending; /**< Number of pending/running timers. */
 110 };
 111 #endif
 112
 113 struct rte_timer;
 114
 115 /**
 116  * Callback function type for timer expiry.
 117  */
 118 typedef void (rte_timer_cb_t)(struct rte_timer *, void *);
 119
 120 #define MAX_SKIPLIST_DEPTH 10
 121
 122 /**
 123  * A structure describing a timer in RTE.
 124  */
 125 struct rte_timer
 126 {
 127         uint64_t expire;       /**< Time when timer expire. */
 128         struct rte_timer *sl_next[MAX_SKIPLIST_DEPTH];
 129         volatile union rte_timer_status status; /**< Status of timer. */
 130         uint64_t period;       /**< Period of timer (0 if not periodic). */
 131         rte_timer_cb_t *f;     /**< Callback function. */
 132         void *arg;             /**< Argument to callback function. */
 133 };
 134
 135
 136 #ifdef __cplusplus
 137 /**
 138  * A C++ static initializer for a timer structure.
 139  */
 140 #define RTE_TIMER_INITIALIZER {             \
 141         0,                                      \
 142         {NULL},                                 \
 143         {{RTE_TIMER_STOP, RTE_TIMER_NO_OWNER}}, \
 144         0,                                      \
 145         NULL,                                   \
 146         NULL,                                   \
 147         }
 148 #else
 149 /**
 150  * A static initializer for a timer structure.
 151  */
 152 #define RTE_TIMER_INITIALIZER {                      \
 153                 .status = {{                         \
 154                         .state = RTE_TIMER_STOP,     \
 155                         .owner = RTE_TIMER_NO_OWNER, \
 156                 }},                                  \
 157         }
 158 #endif
 159
 160 /**
 161  * Initialize the timer library.
 162  *
 163  * Initializes internal variables (list, locks and so on) for the RTE
 164  * timer library.
 165  */
 166 void rte_timer_subsystem_init(void);
 167
 168 /**
 169  * Initialize a timer handle.
 170  *
 171  * The rte_timer_init() function initializes the timer handle *tim*
 172  * for use. No operations can be performed on a timer before it is
 173  * initialized.
 174  *
 175  * @param tim
 176  *   The timer to initialize.
 177  */
 178 void rte_timer_init(struct rte_timer *tim);
 179
 180 /**
 181  * Reset and start the timer associated with the timer handle.
 182  *
 183  * The rte_timer_reset() function resets and starts the timer
 184  * associated with the timer handle *tim*. When the timer expires after
 185  * *ticks* HPET cycles, the function specified by *fct* will be called
 186  * with the argument *arg* on core *tim_lcore*.
 187  *
 188  * If the timer associated with the timer handle is already running
 189  * (in the RUNNING state), the function will fail. The user has to check
 190  * the return value of the function to see if there is a chance that the
 191  * timer is in the RUNNING state.
 192  *
 193  * If the timer is being configured on another core (the CONFIG state),
 194  * it will also fail.
 195  *
 196  * If the timer is pending or stopped, it will be rescheduled with the
 197  * new parameters.
 198  *
 199  * @param tim
 200  *   The timer handle.
 201  * @param ticks
 202  *   The number of cycles (see rte_get_hpet_hz()) before the callback
 203  *   function is called.
 204  * @param type
 205  *   The type can be either:
 206  *   - PERIODICAL: The timer is automatically reloaded after execution
 207  *     (returns to the PENDING state)
 208  *   - SINGLE: The timer is one-shot, that is, the timer goes to a
 209  *     STOPPED state after execution.
 210  * @param tim_lcore
 211  *   The ID of the lcore where the timer callback function has to be
 212  *   executed. If tim_lcore is LCORE_ID_ANY, the timer library will
 213  *   launch it on a different core for each call (round-robin).
 214  * @param fct
 215  *   The callback function of the timer.
 216  * @param arg
 217  *   The user argument of the callback function.
 218  * @return
 219  *   - 0: Success; the timer is scheduled.
 220  *   - (-1): Timer is in the RUNNING or CONFIG state.
 221  */
 222 int rte_timer_reset(struct rte_timer *tim, uint64_t ticks,
 223                     enum rte_timer_type type, unsigned tim_lcore,
 224                     rte_timer_cb_t fct, void *arg);
 225
 226
 227 /**
 228  * Loop until rte_timer_reset() succeeds.
 229  *
 230  * Reset and start the timer associated with the timer handle. Always
 231  * succeed. See rte_timer_reset() for details.
 232  *
 233  * @param tim
 234  *   The timer handle.
 235  * @param ticks
 236  *   The number of cycles (see rte_get_hpet_hz()) before the callback
 237  *   function is called.
 238  * @param type
 239  *   The type can be either:
 240  *   - PERIODICAL: The timer is automatically reloaded after execution
 241  *     (returns to the PENDING state)
 242  *   - SINGLE: The timer is one-shot, that is, the timer goes to a
 243  *     STOPPED state after execution.
 244  * @param tim_lcore
 245  *   The ID of the lcore where the timer callback function has to be
 246  *   executed. If tim_lcore is LCORE_ID_ANY, the timer library will
 247  *   launch it on a different core for each call (round-robin).
 248  * @param fct
 249  *   The callback function of the timer.
 250  * @param arg
 251  *   The user argument of the callback function.
 252  */
 253 void
 254 rte_timer_reset_sync(struct rte_timer *tim, uint64_t ticks,
 255                      enum rte_timer_type type, unsigned tim_lcore,
 256                      rte_timer_cb_t fct, void *arg);
 257
 258 /**
 259  * Stop a timer.
 260  *
 261  * The rte_timer_stop() function stops the timer associated with the
 262  * timer handle *tim*. It may fail if the timer is currently running or
 263  * being configured.
 264  *
 265  * If the timer is pending or stopped (for instance, already expired),
 266  * the function will succeed. The timer handle tim must have been
 267  * initialized using rte_timer_init(), otherwise, undefined behavior
 268  * will occur.
 269  *
 270  * This function can be called safely from a timer callback. If it
 271  * succeeds, the timer is not referenced anymore by the timer library
 272  * and the timer structure can be freed (even in the callback
 273  * function).
 274  *
 275  * @param tim
 276  *   The timer handle.
 277  * @return
 278  *   - 0: Success; the timer is stopped.
 279  *   - (-1): The timer is in the RUNNING or CONFIG state.
 280  */
 281 int rte_timer_stop(struct rte_timer *tim);
 282
 283
 284 /**
 285  * Loop until rte_timer_stop() succeeds.
 286  *
 287  * After a call to this function, the timer identified by *tim* is
 288  * stopped. See rte_timer_stop() for details.
 289  *
 290  * @param tim
 291  *   The timer handle.
 292  */
 293 void rte_timer_stop_sync(struct rte_timer *tim);
 294
 295 /**
 296  * Test if a timer is pending.
 297  *
 298  * The rte_timer_pending() function tests the PENDING status
 299  * of the timer handle *tim*. A PENDING timer is one that has been
 300  * scheduled and whose function has not yet been called.
 301  *
 302  * @param tim
 303  *   The timer handle.
 304  * @return
 305  *   - 0: The timer is not pending.
 306  *   - 1: The timer is pending.
 307  */
 308 int rte_timer_pending(struct rte_timer *tim);
 309
 310 /**
 311  * Manage the timer list and execute callback functions.
 312  *
 313  * This function must be called periodically from all cores
 314  * main_loop(). It browses the list of pending timers and runs all
 315  * timers that are expired.
 316  *
 317  * The precision of the timer depends on the call frequency of this
 318  * function. However, the more often the function is called, the more
 319  * CPU resources it will use.
 320  */
 321 void rte_timer_manage(void);
 322
 323 /**
 324  * Dump statistics about timers.
 325  *
 326  * @param f
 327  *   A pointer to a file for output
 328  */
 329 void rte_timer_dump_stats(FILE *f);
 330
 331 #ifdef __cplusplus
 332 }
 333 #endif
 334
 335 #endif /* _RTE_TIMER_H_ */