net: add rte prefix to IP structure
[dpdk.git] / lib / librte_ip_frag / rte_ip_frag.h
index a96a439..0d9bf94 100644 (file)
-/*-
- *   BSD LICENSE
- *
- *   Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation. All rights reserved.
- *   All rights reserved.
- *
- *   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
- *   modification, are permitted provided that the following conditions
- *   are met:
- *
- *     * Redistributions of source code must retain the above copyright
- *       notice, this list of conditions and the following disclaimer.
- *     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
- *       notice, this list of conditions and the following disclaimer in
- *       the documentation and/or other materials provided with the
- *       distribution.
- *     * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
- *       contributors may be used to endorse or promote products derived
- *       from this software without specific prior written permission.
- *
- *   THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
- *   "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
- *   LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
- *   A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
- *   OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
- *   SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
- *   LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
- *   DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
- *   THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
- *   (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
- *   OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
+/* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
+ * Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation
  */
 
-#ifndef __INCLUDE_RTE_IPV4_FRAG_H__
-#define __INCLUDE_RTE_IPV4_FRAG_H__
-#include <rte_ip.h>
+#ifndef _RTE_IP_FRAG_H_
+#define _RTE_IP_FRAG_H_
 
 /**
  * @file
- * RTE IPv4 Fragmentation
+ * RTE IP Fragmentation and Reassembly
  *
- * Implementation of IPv4 fragmentation.
- *
- */
-
-/*
- * Default byte size for the IPv4 Maximum Transfer Unit (MTU).
- * This value includes the size of IPv4 header.
- */
-#define        IPV4_MTU_DEFAULT        ETHER_MTU
-
-/*
- * Default payload in bytes for the IPv4 packet.
+ * Implementation of IP packet fragmentation and reassembly.
  */
-#define        IPV4_DEFAULT_PAYLOAD    (IPV4_MTU_DEFAULT - sizeof(struct ipv4_hdr))
-
-/*
- * MAX number of fragments per packet allowed.
- */
-#define        IPV4_MAX_FRAGS_PER_PACKET       0x80
 
+#ifdef __cplusplus
+extern "C" {
+#endif
 
-/* Debug on/off */
-#ifdef RTE_IPV4_FRAG_DEBUG
+#include <stdint.h>
+#include <stdio.h>
 
-#define        RTE_IPV4_FRAG_ASSERT(exp)                                       \
-if (!(exp))    {                                                       \
-       rte_panic("function %s, line%d\tassert \"" #exp "\" failed\n",  \
-               __func__, __LINE__);                                    \
-}
+#include <rte_config.h>
+#include <rte_malloc.h>
+#include <rte_memory.h>
+#include <rte_ip.h>
+#include <rte_byteorder.h>
+
+struct rte_mbuf;
+
+enum {
+       IP_LAST_FRAG_IDX,    /**< index of last fragment */
+       IP_FIRST_FRAG_IDX,   /**< index of first fragment */
+       IP_MIN_FRAG_NUM,     /**< minimum number of fragments */
+       IP_MAX_FRAG_NUM = RTE_LIBRTE_IP_FRAG_MAX_FRAG,
+       /**< maximum number of fragments per packet */
+};
+
+/** @internal fragmented mbuf */
+struct ip_frag {
+       uint16_t ofs;          /**< offset into the packet */
+       uint16_t len;          /**< length of fragment */
+       struct rte_mbuf *mb;   /**< fragment mbuf */
+};
+
+/** @internal <src addr, dst_addr, id> to uniquely identify fragmented datagram. */
+struct ip_frag_key {
+       uint64_t src_dst[4];
+       /**< src and dst address, only first 8 bytes used for IPv4 */
+       RTE_STD_C11
+       union {
+               uint64_t id_key_len; /**< combined for easy fetch */
+               __extension__
+               struct {
+                       uint32_t id;       /**< packet id */
+                       uint32_t key_len;  /**< src/dst key length */
+               };
+       };
+};
 
-#else /*RTE_IPV4_FRAG_DEBUG*/
+/**
+ * @internal Fragmented packet to reassemble.
+ * First two entries in the frags[] array are for the last and first fragments.
+ */
+struct ip_frag_pkt {
+       TAILQ_ENTRY(ip_frag_pkt) lru;   /**< LRU list */
+       struct ip_frag_key key;           /**< fragmentation key */
+       uint64_t             start;       /**< creation timestamp */
+       uint32_t             total_size;  /**< expected reassembled size */
+       uint32_t             frag_size;   /**< size of fragments received */
+       uint32_t             last_idx;    /**< index of next entry to fill */
+       struct ip_frag       frags[IP_MAX_FRAG_NUM]; /**< fragments */
+} __rte_cache_aligned;
+
+#define IP_FRAG_DEATH_ROW_LEN 32 /**< death row size (in packets) */
+
+/* death row size in mbufs */
+#define IP_FRAG_DEATH_ROW_MBUF_LEN (IP_FRAG_DEATH_ROW_LEN * (IP_MAX_FRAG_NUM + 1))
+
+/** mbuf death row (packets to be freed) */
+struct rte_ip_frag_death_row {
+       uint32_t cnt;          /**< number of mbufs currently on death row */
+       struct rte_mbuf *row[IP_FRAG_DEATH_ROW_MBUF_LEN];
+       /**< mbufs to be freed */
+};
+
+TAILQ_HEAD(ip_pkt_list, ip_frag_pkt); /**< @internal fragments tailq */
+
+/** fragmentation table statistics */
+struct ip_frag_tbl_stat {
+       uint64_t find_num;      /**< total # of find/insert attempts. */
+       uint64_t add_num;       /**< # of add ops. */
+       uint64_t del_num;       /**< # of del ops. */
+       uint64_t reuse_num;     /**< # of reuse (del/add) ops. */
+       uint64_t fail_total;    /**< total # of add failures. */
+       uint64_t fail_nospace;  /**< # of 'no space' add failures. */
+} __rte_cache_aligned;
+
+/** fragmentation table */
+struct rte_ip_frag_tbl {
+       uint64_t             max_cycles;      /**< ttl for table entries. */
+       uint32_t             entry_mask;      /**< hash value mask. */
+       uint32_t             max_entries;     /**< max entries allowed. */
+       uint32_t             use_entries;     /**< entries in use. */
+       uint32_t             bucket_entries;  /**< hash associativity. */
+       uint32_t             nb_entries;      /**< total size of the table. */
+       uint32_t             nb_buckets;      /**< num of associativity lines. */
+       struct ip_frag_pkt *last;         /**< last used entry. */
+       struct ip_pkt_list lru;           /**< LRU list for table entries. */
+       struct ip_frag_tbl_stat stat;     /**< statistics counters. */
+       __extension__ struct ip_frag_pkt pkt[0]; /**< hash table. */
+};
+
+/** IPv6 fragment extension header */
+#define        RTE_IPV6_EHDR_MF_SHIFT                  0
+#define        RTE_IPV6_EHDR_MF_MASK                   1
+#define        RTE_IPV6_EHDR_FO_SHIFT                  3
+#define        RTE_IPV6_EHDR_FO_MASK                   (~((1 << RTE_IPV6_EHDR_FO_SHIFT) - 1))
+#define        RTE_IPV6_EHDR_FO_ALIGN                  (1 << RTE_IPV6_EHDR_FO_SHIFT)
+
+#define RTE_IPV6_FRAG_USED_MASK                        \
+       (RTE_IPV6_EHDR_MF_MASK | RTE_IPV6_EHDR_FO_MASK)
+
+#define RTE_IPV6_GET_MF(x)                             ((x) & RTE_IPV6_EHDR_MF_MASK)
+#define RTE_IPV6_GET_FO(x)                             ((x) >> RTE_IPV6_EHDR_FO_SHIFT)
+
+#define RTE_IPV6_SET_FRAG_DATA(fo, mf) \
+       (((fo) & RTE_IPV6_EHDR_FO_MASK) | ((mf) & RTE_IPV6_EHDR_MF_MASK))
+
+struct ipv6_extension_fragment {
+       uint8_t next_header;            /**< Next header type */
+       uint8_t reserved;               /**< Reserved */
+       uint16_t frag_data;             /**< All fragmentation data */
+       uint32_t id;                    /**< Packet ID */
+} __attribute__((__packed__));
 
-#define RTE_IPV4_FRAG_ASSERT(exp)      do { } while(0)
 
-#endif /*RTE_IPV4_FRAG_DEBUG*/
 
-/* Fragment Offset */
-#define        IPV4_HDR_DF_SHIFT                       14
-#define        IPV4_HDR_MF_SHIFT                       13
-#define        IPV4_HDR_FO_SHIFT                       3
+/**
+ * Create a new IP fragmentation table.
+ *
+ * @param bucket_num
+ *   Number of buckets in the hash table.
+ * @param bucket_entries
+ *   Number of entries per bucket (e.g. hash associativity).
+ *   Should be power of two.
+ * @param max_entries
+ *   Maximum number of entries that could be stored in the table.
+ *   The value should be less or equal then bucket_num * bucket_entries.
+ * @param max_cycles
+ *   Maximum TTL in cycles for each fragmented packet.
+ * @param socket_id
+ *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
+ *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA constraints.
+ * @return
+ *   The pointer to the new allocated fragmentation table, on success. NULL on error.
+ */
+struct rte_ip_frag_tbl * rte_ip_frag_table_create(uint32_t bucket_num,
+               uint32_t bucket_entries,  uint32_t max_entries,
+               uint64_t max_cycles, int socket_id);
 
-#define        IPV4_HDR_DF_MASK                        (1 << IPV4_HDR_DF_SHIFT)
-#define        IPV4_HDR_MF_MASK                        (1 << IPV4_HDR_MF_SHIFT)
+/**
+ * Free allocated IP fragmentation table.
+ *
+ * @param tbl
+ *   Fragmentation table to free.
+ */
+void
+rte_ip_frag_table_destroy(struct rte_ip_frag_tbl *tbl);
 
-#define        IPV4_HDR_FO_MASK                        ((1 << IPV4_HDR_FO_SHIFT) - 1)
+/**
+ * This function implements the fragmentation of IPv6 packets.
+ *
+ * @param pkt_in
+ *   The input packet.
+ * @param pkts_out
+ *   Array storing the output fragments.
+ * @param nb_pkts_out
+ *   Number of fragments.
+ * @param mtu_size
+ *   Size in bytes of the Maximum Transfer Unit (MTU) for the outgoing IPv6
+ *   datagrams. This value includes the size of the IPv6 header.
+ * @param pool_direct
+ *   MBUF pool used for allocating direct buffers for the output fragments.
+ * @param pool_indirect
+ *   MBUF pool used for allocating indirect buffers for the output fragments.
+ * @return
+ *   Upon successful completion - number of output fragments placed
+ *   in the pkts_out array.
+ *   Otherwise - (-1) * errno.
+ */
+int32_t
+rte_ipv6_fragment_packet(struct rte_mbuf *pkt_in,
+               struct rte_mbuf **pkts_out,
+               uint16_t nb_pkts_out,
+               uint16_t mtu_size,
+               struct rte_mempool *pool_direct,
+               struct rte_mempool *pool_indirect);
 
-static inline void __fill_ipv4hdr_frag(struct ipv4_hdr *dst,
-               const struct ipv4_hdr *src, uint16_t len, uint16_t fofs,
-               uint16_t dofs, uint32_t mf)
-{
-       rte_memcpy(dst, src, sizeof(*dst));
-       fofs = (uint16_t)(fofs + (dofs >> IPV4_HDR_FO_SHIFT));
-       fofs = (uint16_t)(fofs | mf << IPV4_HDR_MF_SHIFT);
-       dst->fragment_offset = rte_cpu_to_be_16(fofs);
-       dst->total_length = rte_cpu_to_be_16(len);
-       dst->hdr_checksum = 0;
-}
+/**
+ * This function implements reassembly of fragmented IPv6 packets.
+ * Incoming mbuf should have its l2_len/l3_len fields setup correctly.
+ *
+ * @param tbl
+ *   Table where to lookup/add the fragmented packet.
+ * @param dr
+ *   Death row to free buffers to
+ * @param mb
+ *   Incoming mbuf with IPv6 fragment.
+ * @param tms
+ *   Fragment arrival timestamp.
+ * @param ip_hdr
+ *   Pointer to the IPv6 header.
+ * @param frag_hdr
+ *   Pointer to the IPv6 fragment extension header.
+ * @return
+ *   Pointer to mbuf for reassembled packet, or NULL if:
+ *   - an error occurred.
+ *   - not all fragments of the packet are collected yet.
+ */
+struct rte_mbuf *rte_ipv6_frag_reassemble_packet(struct rte_ip_frag_tbl *tbl,
+               struct rte_ip_frag_death_row *dr,
+               struct rte_mbuf *mb, uint64_t tms, struct rte_ipv6_hdr *ip_hdr,
+               struct ipv6_extension_fragment *frag_hdr);
 
-static inline void __free_fragments(struct rte_mbuf *mb[], uint32_t num)
+/**
+ * Return a pointer to the packet's fragment header, if found.
+ * It only looks at the extension header that's right after the fixed IPv6
+ * header, and doesn't follow the whole chain of extension headers.
+ *
+ * @param hdr
+ *   Pointer to the IPv6 header.
+ * @return
+ *   Pointer to the IPv6 fragment extension header, or NULL if it's not
+ *   present.
+ */
+static inline struct ipv6_extension_fragment *
+rte_ipv6_frag_get_ipv6_fragment_header(struct rte_ipv6_hdr *hdr)
 {
-       uint32_t i;
-       for (i = 0; i != num; i++)
-               rte_pktmbuf_free(mb[i]);
+       if (hdr->proto == IPPROTO_FRAGMENT) {
+               return (struct ipv6_extension_fragment *) ++hdr;
+       }
+       else
+               return NULL;
 }
 
 /**
@@ -113,6 +252,8 @@ static inline void __free_fragments(struct rte_mbuf *mb[], uint32_t num)
  *   The input packet.
  * @param pkts_out
  *   Array storing the output fragments.
+ * @param nb_pkts_out
+ *   Number of fragments.
  * @param mtu_size
  *   Size in bytes of the Maximum Transfer Unit (MTU) for the outgoing IPv4
  *   datagrams. This value includes the size of the IPv4 header.
@@ -123,129 +264,96 @@ static inline void __free_fragments(struct rte_mbuf *mb[], uint32_t num)
  * @return
  *   Upon successful completion - number of output fragments placed
  *   in the pkts_out array.
- *   Otherwise - (-1) * <errno>.
+ *   Otherwise - (-1) * errno.
+ */
+int32_t rte_ipv4_fragment_packet(struct rte_mbuf *pkt_in,
+                       struct rte_mbuf **pkts_out,
+                       uint16_t nb_pkts_out, uint16_t mtu_size,
+                       struct rte_mempool *pool_direct,
+                       struct rte_mempool *pool_indirect);
+
+/**
+ * This function implements reassembly of fragmented IPv4 packets.
+ * Incoming mbufs should have its l2_len/l3_len fields setup correctly.
+ *
+ * @param tbl
+ *   Table where to lookup/add the fragmented packet.
+ * @param dr
+ *   Death row to free buffers to
+ * @param mb
+ *   Incoming mbuf with IPv4 fragment.
+ * @param tms
+ *   Fragment arrival timestamp.
+ * @param ip_hdr
+ *   Pointer to the IPV4 header inside the fragment.
+ * @return
+ *   Pointer to mbuf for reassembled packet, or NULL if:
+ *   - an error occurred.
+ *   - not all fragments of the packet are collected yet.
+ */
+struct rte_mbuf * rte_ipv4_frag_reassemble_packet(struct rte_ip_frag_tbl *tbl,
+               struct rte_ip_frag_death_row *dr,
+               struct rte_mbuf *mb, uint64_t tms, struct rte_ipv4_hdr *ip_hdr);
+
+/**
+ * Check if the IPv4 packet is fragmented
+ *
+ * @param hdr
+ *   IPv4 header of the packet
+ * @return
+ *   1 if fragmented, 0 if not fragmented
  */
-static inline int32_t rte_ipv4_fragmentation(struct rte_mbuf *pkt_in,
-       struct rte_mbuf **pkts_out,
-       uint16_t nb_pkts_out,
-       uint16_t mtu_size,
-       struct rte_mempool *pool_direct,
-       struct rte_mempool *pool_indirect)
+static inline int
+rte_ipv4_frag_pkt_is_fragmented(const struct rte_ipv4_hdr *hdr)
 {
-       struct rte_mbuf *in_seg = NULL;
-       struct ipv4_hdr *in_hdr;
-       uint32_t out_pkt_pos, in_seg_data_pos;
-       uint32_t more_in_segs;
-       uint16_t fragment_offset, flag_offset, frag_size;
-
-       frag_size = (uint16_t)(mtu_size - sizeof(struct ipv4_hdr));
-
-       /* Fragment size should be a multiply of 8. */
-       RTE_IPV4_FRAG_ASSERT((frag_size & IPV4_HDR_FO_MASK) == 0);
-
-       /* Fragment size should be a multiply of 8. */
-       RTE_IPV4_FRAG_ASSERT(IPV4_MAX_FRAGS_PER_PACKET * frag_size >=
-           (uint16_t)(pkt_in->pkt.pkt_len - sizeof (struct ipv4_hdr)));
-
-       in_hdr = (struct ipv4_hdr*) pkt_in->pkt.data;
-       flag_offset = rte_cpu_to_be_16(in_hdr->fragment_offset);
-
-       /* If Don't Fragment flag is set */
-       if (unlikely ((flag_offset & IPV4_HDR_DF_MASK) != 0))
-               return (-ENOTSUP);
-
-       /* Check that pkts_out is big enough to hold all fragments */
-       if (unlikely (frag_size * nb_pkts_out <
-           (uint16_t)(pkt_in->pkt.pkt_len - sizeof (struct ipv4_hdr))))
-               return (-EINVAL);
-
-       in_seg = pkt_in;
-       in_seg_data_pos = sizeof(struct ipv4_hdr);
-       out_pkt_pos = 0;
-       fragment_offset = 0;
-
-       more_in_segs = 1;
-       while (likely(more_in_segs)) {
-               struct rte_mbuf *out_pkt = NULL, *out_seg_prev = NULL;
-               uint32_t more_out_segs;
-               struct ipv4_hdr *out_hdr;
-
-               /* Allocate direct buffer */
-               out_pkt = rte_pktmbuf_alloc(pool_direct);
-               if (unlikely(out_pkt == NULL)) {
-                       __free_fragments(pkts_out, out_pkt_pos);
-                       return (-ENOMEM);
-               }
-
-               /* Reserve space for the IP header that will be built later */
-               out_pkt->pkt.data_len = sizeof(struct ipv4_hdr);
-               out_pkt->pkt.pkt_len = sizeof(struct ipv4_hdr);
-
-               out_seg_prev = out_pkt;
-               more_out_segs = 1;
-               while (likely(more_out_segs && more_in_segs)) {
-                       struct rte_mbuf *out_seg = NULL;
-                       uint32_t len;
-
-                       /* Allocate indirect buffer */
-                       out_seg = rte_pktmbuf_alloc(pool_indirect);
-                       if (unlikely(out_seg == NULL)) {
-                               rte_pktmbuf_free(out_pkt);
-                               __free_fragments(pkts_out, out_pkt_pos);
-                               return (-ENOMEM);
-                       }
-                       out_seg_prev->pkt.next = out_seg;
-                       out_seg_prev = out_seg;
-
-                       /* Prepare indirect buffer */
-                       rte_pktmbuf_attach(out_seg, in_seg);
-                       len = mtu_size - out_pkt->pkt.pkt_len;
-                       if (len > (in_seg->pkt.data_len - in_seg_data_pos)) {
-                               len = in_seg->pkt.data_len - in_seg_data_pos;
-                       }
-                       out_seg->pkt.data = (char*) in_seg->pkt.data + (uint16_t)in_seg_data_pos;
-                       out_seg->pkt.data_len = (uint16_t)len;
-                       out_pkt->pkt.pkt_len = (uint16_t)(len +
-                           out_pkt->pkt.pkt_len);
-                       out_pkt->pkt.nb_segs += 1;
-                       in_seg_data_pos += len;
-
-                       /* Current output packet (i.e. fragment) done ? */
-                       if (unlikely(out_pkt->pkt.pkt_len >= mtu_size)) {
-                               more_out_segs = 0;
-                       }
-
-                       /* Current input segment done ? */
-                       if (unlikely(in_seg_data_pos == in_seg->pkt.data_len)) {
-                               in_seg = in_seg->pkt.next;
-                               in_seg_data_pos = 0;
-
-                               if (unlikely(in_seg == NULL)) {
-                                       more_in_segs = 0;
-                               }
-                       }
-               }
-
-               /* Build the IP header */
-
-               out_hdr = (struct ipv4_hdr*) out_pkt->pkt.data;
-
-               __fill_ipv4hdr_frag(out_hdr, in_hdr,
-                   (uint16_t)out_pkt->pkt.pkt_len,
-                   flag_offset, fragment_offset, more_in_segs);
-
-               fragment_offset = (uint16_t)(fragment_offset +
-                   out_pkt->pkt.pkt_len - sizeof(struct ipv4_hdr));
-
-               out_pkt->ol_flags |= PKT_TX_IP_CKSUM;
-               out_pkt->pkt.vlan_macip.f.l3_len = sizeof(struct ipv4_hdr);
-
-               /* Write the fragment to the output list */
-               pkts_out[out_pkt_pos] = out_pkt;
-               out_pkt_pos ++;
-       }
+       uint16_t flag_offset, ip_flag, ip_ofs;
 
-       return (out_pkt_pos);
+       flag_offset = rte_be_to_cpu_16(hdr->fragment_offset);
+       ip_ofs = (uint16_t)(flag_offset & IPV4_HDR_OFFSET_MASK);
+       ip_flag = (uint16_t)(flag_offset & IPV4_HDR_MF_FLAG);
+
+       return ip_flag != 0 || ip_ofs  != 0;
 }
 
+/**
+ * Free mbufs on a given death row.
+ *
+ * @param dr
+ *   Death row to free mbufs in.
+ * @param prefetch
+ *   How many buffers to prefetch before freeing.
+ */
+void rte_ip_frag_free_death_row(struct rte_ip_frag_death_row *dr,
+               uint32_t prefetch);
+
+
+/**
+ * Dump fragmentation table statistics to file.
+ *
+ * @param f
+ *   File to dump statistics to
+ * @param tbl
+ *   Fragmentation table to dump statistics from
+ */
+void
+rte_ip_frag_table_statistics_dump(FILE * f, const struct rte_ip_frag_tbl *tbl);
+
+/**
+ * Delete expired fragments
+ *
+ * @param tbl
+ *   Table to delete expired fragments from
+ * @param dr
+ *   Death row to free buffers to
+ * @param tms
+ *   Current timestamp
+ */
+void __rte_experimental
+rte_frag_table_del_expired_entries(struct rte_ip_frag_tbl *tbl,
+       struct rte_ip_frag_death_row *dr, uint64_t tms);
+
+#ifdef __cplusplus
+}
 #endif
+
+#endif /* _RTE_IP_FRAG_H_ */