net/mlx5: support Rx queue delay drop
[dpdk.git] / drivers / common / mlx5 / mlx5_common_mr.c
1 /* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
2  * Copyright 2016 6WIND S.A.
3  * Copyright 2020 Mellanox Technologies, Ltd
4  */
5 #include <stddef.h>
6
7 #include <rte_eal_memconfig.h>
8 #include <rte_eal_paging.h>
9 #include <rte_errno.h>
10 #include <rte_mempool.h>
11 #include <rte_malloc.h>
12 #include <rte_rwlock.h>
13
14 #include "mlx5_glue.h"
15 #include "mlx5_common.h"
16 #include "mlx5_common_mp.h"
17 #include "mlx5_common_mr.h"
18 #include "mlx5_common_os.h"
19 #include "mlx5_common_log.h"
20 #include "mlx5_malloc.h"
21
22 struct mr_find_contig_memsegs_data {
23         uintptr_t addr;
24         uintptr_t start;
25         uintptr_t end;
26         const struct rte_memseg_list *msl;
27 };
28
29 /* Virtual memory range. */
30 struct mlx5_range {
31         uintptr_t start;
32         uintptr_t end;
33 };
34
35 /** Memory region for a mempool. */
36 struct mlx5_mempool_mr {
37         struct mlx5_pmd_mr pmd_mr;
38         uint32_t refcnt; /**< Number of mempools sharing this MR. */
39 };
40
41 /* Mempool registration. */
42 struct mlx5_mempool_reg {
43         LIST_ENTRY(mlx5_mempool_reg) next;
44         /** Registered mempool, used to designate registrations. */
45         struct rte_mempool *mp;
46         /** Memory regions for the address ranges of the mempool. */
47         struct mlx5_mempool_mr *mrs;
48         /** Number of memory regions. */
49         unsigned int mrs_n;
50 };
51
52 void
53 mlx5_mprq_buf_free_cb(void *addr __rte_unused, void *opaque)
54 {
55         struct mlx5_mprq_buf *buf = opaque;
56
57         if (__atomic_load_n(&buf->refcnt, __ATOMIC_RELAXED) == 1) {
58                 rte_mempool_put(buf->mp, buf);
59         } else if (unlikely(__atomic_sub_fetch(&buf->refcnt, 1,
60                                                __ATOMIC_RELAXED) == 0)) {
61                 __atomic_store_n(&buf->refcnt, 1, __ATOMIC_RELAXED);
62                 rte_mempool_put(buf->mp, buf);
63         }
64 }
65
66 /**
67  * Expand B-tree table to a given size. Can't be called with holding
68  * memory_hotplug_lock or share_cache.rwlock due to rte_realloc().
69  *
70  * @param bt
71  *   Pointer to B-tree structure.
72  * @param n
73  *   Number of entries for expansion.
74  *
75  * @return
76  *   0 on success, -1 on failure.
77  */
78 static int
79 mr_btree_expand(struct mlx5_mr_btree *bt, int n)
80 {
81         void *mem;
82         int ret = 0;
83
84         if (n <= bt->size)
85                 return ret;
86         /*
87          * Downside of directly using rte_realloc() is that SOCKET_ID_ANY is
88          * used inside if there's no room to expand. Because this is a quite
89          * rare case and a part of very slow path, it is very acceptable.
90          * Initially cache_bh[] will be given practically enough space and once
91          * it is expanded, expansion wouldn't be needed again ever.
92          */
93         mem = mlx5_realloc(bt->table, MLX5_MEM_RTE | MLX5_MEM_ZERO,
94                            n * sizeof(struct mr_cache_entry), 0, SOCKET_ID_ANY);
95         if (mem == NULL) {
96                 /* Not an error, B-tree search will be skipped. */
97                 DRV_LOG(WARNING, "failed to expand MR B-tree (%p) table",
98                         (void *)bt);
99                 ret = -1;
100         } else {
101                 DRV_LOG(DEBUG, "expanded MR B-tree table (size=%u)", n);
102                 bt->table = mem;
103                 bt->size = n;
104         }
105         return ret;
106 }
107
108 /**
109  * Look up LKey from given B-tree lookup table, store the last index and return
110  * searched LKey.
111  *
112  * @param bt
113  *   Pointer to B-tree structure.
114  * @param[out] idx
115  *   Pointer to index. Even on search failure, returns index where it stops
116  *   searching so that index can be used when inserting a new entry.
117  * @param addr
118  *   Search key.
119  *
120  * @return
121  *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
122  */
123 static uint32_t
124 mr_btree_lookup(struct mlx5_mr_btree *bt, uint16_t *idx, uintptr_t addr)
125 {
126         struct mr_cache_entry *lkp_tbl;
127         uint16_t n;
128         uint16_t base = 0;
129
130         MLX5_ASSERT(bt != NULL);
131         lkp_tbl = *bt->table;
132         n = bt->len;
133         /* First entry must be NULL for comparison. */
134         MLX5_ASSERT(bt->len > 0 || (lkp_tbl[0].start == 0 &&
135                                     lkp_tbl[0].lkey == UINT32_MAX));
136         /* Binary search. */
137         do {
138                 register uint16_t delta = n >> 1;
139
140                 if (addr < lkp_tbl[base + delta].start) {
141                         n = delta;
142                 } else {
143                         base += delta;
144                         n -= delta;
145                 }
146         } while (n > 1);
147         MLX5_ASSERT(addr >= lkp_tbl[base].start);
148         *idx = base;
149         if (addr < lkp_tbl[base].end)
150                 return lkp_tbl[base].lkey;
151         /* Not found. */
152         return UINT32_MAX;
153 }
154
155 /**
156  * Insert an entry to B-tree lookup table.
157  *
158  * @param bt
159  *   Pointer to B-tree structure.
160  * @param entry
161  *   Pointer to new entry to insert.
162  *
163  * @return
164  *   0 on success, -1 on failure.
165  */
166 static int
167 mr_btree_insert(struct mlx5_mr_btree *bt, struct mr_cache_entry *entry)
168 {
169         struct mr_cache_entry *lkp_tbl;
170         uint16_t idx = 0;
171         size_t shift;
172
173         MLX5_ASSERT(bt != NULL);
174         MLX5_ASSERT(bt->len <= bt->size);
175         MLX5_ASSERT(bt->len > 0);
176         lkp_tbl = *bt->table;
177         /* Find out the slot for insertion. */
178         if (mr_btree_lookup(bt, &idx, entry->start) != UINT32_MAX) {
179                 DRV_LOG(DEBUG,
180                         "abort insertion to B-tree(%p): already exist at"
181                         " idx=%u [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR ") lkey=0x%x",
182                         (void *)bt, idx, entry->start, entry->end, entry->lkey);
183                 /* Already exist, return. */
184                 return 0;
185         }
186         /* If table is full, return error. */
187         if (unlikely(bt->len == bt->size)) {
188                 bt->overflow = 1;
189                 return -1;
190         }
191         /* Insert entry. */
192         ++idx;
193         shift = (bt->len - idx) * sizeof(struct mr_cache_entry);
194         if (shift)
195                 memmove(&lkp_tbl[idx + 1], &lkp_tbl[idx], shift);
196         lkp_tbl[idx] = *entry;
197         bt->len++;
198         DRV_LOG(DEBUG,
199                 "inserted B-tree(%p)[%u],"
200                 " [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR ") lkey=0x%x",
201                 (void *)bt, idx, entry->start, entry->end, entry->lkey);
202         return 0;
203 }
204
205 /**
206  * Initialize B-tree and allocate memory for lookup table.
207  *
208  * @param bt
209  *   Pointer to B-tree structure.
210  * @param n
211  *   Number of entries to allocate.
212  * @param socket
213  *   NUMA socket on which memory must be allocated.
214  *
215  * @return
216  *   0 on success, a negative errno value otherwise and rte_errno is set.
217  */
218 static int
219 mlx5_mr_btree_init(struct mlx5_mr_btree *bt, int n, int socket)
220 {
221         if (bt == NULL) {
222                 rte_errno = EINVAL;
223                 return -rte_errno;
224         }
225         MLX5_ASSERT(!bt->table && !bt->size);
226         memset(bt, 0, sizeof(*bt));
227         bt->table = mlx5_malloc(MLX5_MEM_RTE | MLX5_MEM_ZERO,
228                                 sizeof(struct mr_cache_entry) * n,
229                                 0, socket);
230         if (bt->table == NULL) {
231                 rte_errno = ENOMEM;
232                 DRV_LOG(DEBUG,
233                         "failed to allocate memory for btree cache on socket "
234                         "%d", socket);
235                 return -rte_errno;
236         }
237         bt->size = n;
238         /* First entry must be NULL for binary search. */
239         (*bt->table)[bt->len++] = (struct mr_cache_entry) {
240                 .lkey = UINT32_MAX,
241         };
242         DRV_LOG(DEBUG, "initialized B-tree %p with table %p",
243               (void *)bt, (void *)bt->table);
244         return 0;
245 }
246
247 /**
248  * Free B-tree resources.
249  *
250  * @param bt
251  *   Pointer to B-tree structure.
252  */
253 void
254 mlx5_mr_btree_free(struct mlx5_mr_btree *bt)
255 {
256         if (bt == NULL)
257                 return;
258         DRV_LOG(DEBUG, "freeing B-tree %p with table %p",
259               (void *)bt, (void *)bt->table);
260         mlx5_free(bt->table);
261         memset(bt, 0, sizeof(*bt));
262 }
263
264 /**
265  * Dump all the entries in a B-tree
266  *
267  * @param bt
268  *   Pointer to B-tree structure.
269  */
270 void
271 mlx5_mr_btree_dump(struct mlx5_mr_btree *bt __rte_unused)
272 {
273 #ifdef RTE_LIBRTE_MLX5_DEBUG
274         int idx;
275         struct mr_cache_entry *lkp_tbl;
276
277         if (bt == NULL)
278                 return;
279         lkp_tbl = *bt->table;
280         for (idx = 0; idx < bt->len; ++idx) {
281                 struct mr_cache_entry *entry = &lkp_tbl[idx];
282
283                 DRV_LOG(DEBUG, "B-tree(%p)[%u],"
284                       " [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR ") lkey=0x%x",
285                       (void *)bt, idx, entry->start, entry->end, entry->lkey);
286         }
287 #endif
288 }
289
290 /**
291  * Initialize per-queue MR control descriptor.
292  *
293  * @param mr_ctrl
294  *   Pointer to MR control structure.
295  * @param dev_gen_ptr
296  *   Pointer to generation number of global cache.
297  * @param socket
298  *   NUMA socket on which memory must be allocated.
299  *
300  * @return
301  *   0 on success, a negative errno value otherwise and rte_errno is set.
302  */
303 int
304 mlx5_mr_ctrl_init(struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl, uint32_t *dev_gen_ptr,
305                   int socket)
306 {
307         if (mr_ctrl == NULL) {
308                 rte_errno = EINVAL;
309                 return -rte_errno;
310         }
311         /* Save pointer of global generation number to check memory event. */
312         mr_ctrl->dev_gen_ptr = dev_gen_ptr;
313         /* Initialize B-tree and allocate memory for bottom-half cache table. */
314         return mlx5_mr_btree_init(&mr_ctrl->cache_bh, MLX5_MR_BTREE_CACHE_N,
315                                   socket);
316 }
317
318 /**
319  * Find virtually contiguous memory chunk in a given MR.
320  *
321  * @param dev
322  *   Pointer to MR structure.
323  * @param[out] entry
324  *   Pointer to returning MR cache entry. If not found, this will not be
325  *   updated.
326  * @param start_idx
327  *   Start index of the memseg bitmap.
328  *
329  * @return
330  *   Next index to go on lookup.
331  */
332 static int
333 mr_find_next_chunk(struct mlx5_mr *mr, struct mr_cache_entry *entry,
334                    int base_idx)
335 {
336         uintptr_t start = 0;
337         uintptr_t end = 0;
338         uint32_t idx = 0;
339
340         /* MR for external memory doesn't have memseg list. */
341         if (mr->msl == NULL) {
342                 MLX5_ASSERT(mr->ms_bmp_n == 1);
343                 MLX5_ASSERT(mr->ms_n == 1);
344                 MLX5_ASSERT(base_idx == 0);
345                 /*
346                  * Can't search it from memseg list but get it directly from
347                  * pmd_mr as there's only one chunk.
348                  */
349                 entry->start = (uintptr_t)mr->pmd_mr.addr;
350                 entry->end = (uintptr_t)mr->pmd_mr.addr + mr->pmd_mr.len;
351                 entry->lkey = rte_cpu_to_be_32(mr->pmd_mr.lkey);
352                 /* Returning 1 ends iteration. */
353                 return 1;
354         }
355         for (idx = base_idx; idx < mr->ms_bmp_n; ++idx) {
356                 if (rte_bitmap_get(mr->ms_bmp, idx)) {
357                         const struct rte_memseg_list *msl;
358                         const struct rte_memseg *ms;
359
360                         msl = mr->msl;
361                         ms = rte_fbarray_get(&msl->memseg_arr,
362                                              mr->ms_base_idx + idx);
363                         MLX5_ASSERT(msl->page_sz == ms->hugepage_sz);
364                         if (!start)
365                                 start = ms->addr_64;
366                         end = ms->addr_64 + ms->hugepage_sz;
367                 } else if (start) {
368                         /* Passed the end of a fragment. */
369                         break;
370                 }
371         }
372         if (start) {
373                 /* Found one chunk. */
374                 entry->start = start;
375                 entry->end = end;
376                 entry->lkey = rte_cpu_to_be_32(mr->pmd_mr.lkey);
377         }
378         return idx;
379 }
380
381 /**
382  * Insert a MR to the global B-tree cache. It may fail due to low-on-memory.
383  * Then, this entry will have to be searched by mr_lookup_list() in
384  * mlx5_mr_create() on miss.
385  *
386  * @param share_cache
387  *   Pointer to a global shared MR cache.
388  * @param mr
389  *   Pointer to MR to insert.
390  *
391  * @return
392  *   0 on success, -1 on failure.
393  */
394 int
395 mlx5_mr_insert_cache(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
396                      struct mlx5_mr *mr)
397 {
398         unsigned int n;
399
400         DRV_LOG(DEBUG, "Inserting MR(%p) to global cache(%p)",
401                 (void *)mr, (void *)share_cache);
402         for (n = 0; n < mr->ms_bmp_n; ) {
403                 struct mr_cache_entry entry;
404
405                 memset(&entry, 0, sizeof(entry));
406                 /* Find a contiguous chunk and advance the index. */
407                 n = mr_find_next_chunk(mr, &entry, n);
408                 if (!entry.end)
409                         break;
410                 if (mr_btree_insert(&share_cache->cache, &entry) < 0) {
411                         /*
412                          * Overflowed, but the global table cannot be expanded
413                          * because of deadlock.
414                          */
415                         return -1;
416                 }
417         }
418         return 0;
419 }
420
421 /**
422  * Look up address in the original global MR list.
423  *
424  * @param share_cache
425  *   Pointer to a global shared MR cache.
426  * @param[out] entry
427  *   Pointer to returning MR cache entry. If no match, this will not be updated.
428  * @param addr
429  *   Search key.
430  *
431  * @return
432  *   Found MR on match, NULL otherwise.
433  */
434 struct mlx5_mr *
435 mlx5_mr_lookup_list(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
436                     struct mr_cache_entry *entry, uintptr_t addr)
437 {
438         struct mlx5_mr *mr;
439
440         /* Iterate all the existing MRs. */
441         LIST_FOREACH(mr, &share_cache->mr_list, mr) {
442                 unsigned int n;
443
444                 if (mr->ms_n == 0)
445                         continue;
446                 for (n = 0; n < mr->ms_bmp_n; ) {
447                         struct mr_cache_entry ret;
448
449                         memset(&ret, 0, sizeof(ret));
450                         n = mr_find_next_chunk(mr, &ret, n);
451                         if (addr >= ret.start && addr < ret.end) {
452                                 /* Found. */
453                                 *entry = ret;
454                                 return mr;
455                         }
456                 }
457         }
458         return NULL;
459 }
460
461 /**
462  * Look up address on global MR cache.
463  *
464  * @param share_cache
465  *   Pointer to a global shared MR cache.
466  * @param[out] entry
467  *   Pointer to returning MR cache entry. If no match, this will not be updated.
468  * @param addr
469  *   Search key.
470  *
471  * @return
472  *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on failure and rte_errno is set.
473  */
474 static uint32_t
475 mlx5_mr_lookup_cache(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
476                      struct mr_cache_entry *entry, uintptr_t addr)
477 {
478         uint16_t idx;
479         uint32_t lkey = UINT32_MAX;
480         struct mlx5_mr *mr;
481
482         /*
483          * If the global cache has overflowed since it failed to expand the
484          * B-tree table, it can't have all the existing MRs. Then, the address
485          * has to be searched by traversing the original MR list instead, which
486          * is very slow path. Otherwise, the global cache is all inclusive.
487          */
488         if (!unlikely(share_cache->cache.overflow)) {
489                 lkey = mr_btree_lookup(&share_cache->cache, &idx, addr);
490                 if (lkey != UINT32_MAX)
491                         *entry = (*share_cache->cache.table)[idx];
492         } else {
493                 /* Falling back to the slowest path. */
494                 mr = mlx5_mr_lookup_list(share_cache, entry, addr);
495                 if (mr != NULL)
496                         lkey = entry->lkey;
497         }
498         MLX5_ASSERT(lkey == UINT32_MAX || (addr >= entry->start &&
499                                            addr < entry->end));
500         return lkey;
501 }
502
503 /**
504  * Free MR resources. MR lock must not be held to avoid a deadlock. rte_free()
505  * can raise memory free event and the callback function will spin on the lock.
506  *
507  * @param mr
508  *   Pointer to MR to free.
509  */
510 void
511 mlx5_mr_free(struct mlx5_mr *mr, mlx5_dereg_mr_t dereg_mr_cb)
512 {
513         if (mr == NULL)
514                 return;
515         DRV_LOG(DEBUG, "freeing MR(%p):", (void *)mr);
516         dereg_mr_cb(&mr->pmd_mr);
517         if (mr->ms_bmp != NULL)
518                 rte_bitmap_free(mr->ms_bmp);
519         mlx5_free(mr);
520 }
521
522 void
523 mlx5_mr_rebuild_cache(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache)
524 {
525         struct mlx5_mr *mr;
526
527         DRV_LOG(DEBUG, "Rebuild dev cache[] %p", (void *)share_cache);
528         /* Flush cache to rebuild. */
529         share_cache->cache.len = 1;
530         share_cache->cache.overflow = 0;
531         /* Iterate all the existing MRs. */
532         LIST_FOREACH(mr, &share_cache->mr_list, mr)
533                 if (mlx5_mr_insert_cache(share_cache, mr) < 0)
534                         return;
535 }
536
537 /**
538  * Release resources of detached MR having no online entry.
539  *
540  * @param share_cache
541  *   Pointer to a global shared MR cache.
542  */
543 static void
544 mlx5_mr_garbage_collect(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache)
545 {
546         struct mlx5_mr *mr_next;
547         struct mlx5_mr_list free_list = LIST_HEAD_INITIALIZER(free_list);
548
549         /* Must be called from the primary process. */
550         MLX5_ASSERT(rte_eal_process_type() == RTE_PROC_PRIMARY);
551         /*
552          * MR can't be freed with holding the lock because rte_free() could call
553          * memory free callback function. This will be a deadlock situation.
554          */
555         rte_rwlock_write_lock(&share_cache->rwlock);
556         /* Detach the whole free list and release it after unlocking. */
557         free_list = share_cache->mr_free_list;
558         LIST_INIT(&share_cache->mr_free_list);
559         rte_rwlock_write_unlock(&share_cache->rwlock);
560         /* Release resources. */
561         mr_next = LIST_FIRST(&free_list);
562         while (mr_next != NULL) {
563                 struct mlx5_mr *mr = mr_next;
564
565                 mr_next = LIST_NEXT(mr, mr);
566                 mlx5_mr_free(mr, share_cache->dereg_mr_cb);
567         }
568 }
569
570 /* Called during rte_memseg_contig_walk() by mlx5_mr_create(). */
571 static int
572 mr_find_contig_memsegs_cb(const struct rte_memseg_list *msl,
573                           const struct rte_memseg *ms, size_t len, void *arg)
574 {
575         struct mr_find_contig_memsegs_data *data = arg;
576
577         if (data->addr < ms->addr_64 || data->addr >= ms->addr_64 + len)
578                 return 0;
579         /* Found, save it and stop walking. */
580         data->start = ms->addr_64;
581         data->end = ms->addr_64 + len;
582         data->msl = msl;
583         return 1;
584 }
585
586 /**
587  * Create a new global Memory Region (MR) for a missing virtual address.
588  * This API should be called on a secondary process, then a request is sent to
589  * the primary process in order to create a MR for the address. As the global MR
590  * list is on the shared memory, following LKey lookup should succeed unless the
591  * request fails.
592  *
593  * @param pd
594  *   Pointer to pd of a device (net, regex, vdpa,...).
595  * @param mp_id
596  *   Multi-process identifier, may be NULL for the primary process.
597  * @param share_cache
598  *   Pointer to a global shared MR cache.
599  * @param[out] entry
600  *   Pointer to returning MR cache entry, found in the global cache or newly
601  *   created. If failed to create one, this will not be updated.
602  * @param addr
603  *   Target virtual address to register.
604  * @param mr_ext_memseg_en
605  *   Configurable flag about external memory segment enable or not.
606  *
607  * @return
608  *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on failure and rte_errno is set.
609  */
610 static uint32_t
611 mlx5_mr_create_secondary(void *pd __rte_unused,
612                          struct mlx5_mp_id *mp_id,
613                          struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
614                          struct mr_cache_entry *entry, uintptr_t addr,
615                          unsigned int mr_ext_memseg_en __rte_unused)
616 {
617         int ret;
618
619         if (mp_id == NULL) {
620                 rte_errno = EINVAL;
621                 return UINT32_MAX;
622         }
623         DRV_LOG(DEBUG, "port %u requesting MR creation for address (%p)",
624               mp_id->port_id, (void *)addr);
625         ret = mlx5_mp_req_mr_create(mp_id, addr);
626         if (ret) {
627                 DRV_LOG(DEBUG, "Fail to request MR creation for address (%p)",
628                       (void *)addr);
629                 return UINT32_MAX;
630         }
631         rte_rwlock_read_lock(&share_cache->rwlock);
632         /* Fill in output data. */
633         mlx5_mr_lookup_cache(share_cache, entry, addr);
634         /* Lookup can't fail. */
635         MLX5_ASSERT(entry->lkey != UINT32_MAX);
636         rte_rwlock_read_unlock(&share_cache->rwlock);
637         DRV_LOG(DEBUG, "MR CREATED by primary process for %p:\n"
638               "  [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "), lkey=0x%x",
639               (void *)addr, entry->start, entry->end, entry->lkey);
640         return entry->lkey;
641 }
642
643 /**
644  * Create a new global Memory Region (MR) for a missing virtual address.
645  * Register entire virtually contiguous memory chunk around the address.
646  *
647  * @param pd
648  *   Pointer to pd of a device (net, regex, vdpa,...).
649  * @param share_cache
650  *   Pointer to a global shared MR cache.
651  * @param[out] entry
652  *   Pointer to returning MR cache entry, found in the global cache or newly
653  *   created. If failed to create one, this will not be updated.
654  * @param addr
655  *   Target virtual address to register.
656  * @param mr_ext_memseg_en
657  *   Configurable flag about external memory segment enable or not.
658  *
659  * @return
660  *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on failure and rte_errno is set.
661  */
662 uint32_t
663 mlx5_mr_create_primary(void *pd,
664                        struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
665                        struct mr_cache_entry *entry, uintptr_t addr,
666                        unsigned int mr_ext_memseg_en)
667 {
668         struct mr_find_contig_memsegs_data data = {.addr = addr, };
669         struct mr_find_contig_memsegs_data data_re;
670         const struct rte_memseg_list *msl;
671         const struct rte_memseg *ms;
672         struct mlx5_mr *mr = NULL;
673         int ms_idx_shift = -1;
674         uint32_t bmp_size;
675         void *bmp_mem;
676         uint32_t ms_n;
677         uint32_t n;
678         size_t len;
679
680         DRV_LOG(DEBUG, "Creating a MR using address (%p)", (void *)addr);
681         /*
682          * Release detached MRs if any. This can't be called with holding either
683          * memory_hotplug_lock or share_cache->rwlock. MRs on the free list have
684          * been detached by the memory free event but it couldn't be released
685          * inside the callback due to deadlock. As a result, releasing resources
686          * is quite opportunistic.
687          */
688         mlx5_mr_garbage_collect(share_cache);
689         /*
690          * If enabled, find out a contiguous virtual address chunk in use, to
691          * which the given address belongs, in order to register maximum range.
692          * In the best case where mempools are not dynamically recreated and
693          * '--socket-mem' is specified as an EAL option, it is very likely to
694          * have only one MR(LKey) per a socket and per a hugepage-size even
695          * though the system memory is highly fragmented. As the whole memory
696          * chunk will be pinned by kernel, it can't be reused unless entire
697          * chunk is freed from EAL.
698          *
699          * If disabled, just register one memseg (page). Then, memory
700          * consumption will be minimized but it may drop performance if there
701          * are many MRs to lookup on the datapath.
702          */
703         if (!mr_ext_memseg_en) {
704                 data.msl = rte_mem_virt2memseg_list((void *)addr);
705                 data.start = RTE_ALIGN_FLOOR(addr, data.msl->page_sz);
706                 data.end = data.start + data.msl->page_sz;
707         } else if (!rte_memseg_contig_walk(mr_find_contig_memsegs_cb, &data)) {
708                 DRV_LOG(WARNING,
709                         "Unable to find virtually contiguous"
710                         " chunk for address (%p)."
711                         " rte_memseg_contig_walk() failed.", (void *)addr);
712                 rte_errno = ENXIO;
713                 goto err_nolock;
714         }
715 alloc_resources:
716         /* Addresses must be page-aligned. */
717         MLX5_ASSERT(data.msl);
718         MLX5_ASSERT(rte_is_aligned((void *)data.start, data.msl->page_sz));
719         MLX5_ASSERT(rte_is_aligned((void *)data.end, data.msl->page_sz));
720         msl = data.msl;
721         ms = rte_mem_virt2memseg((void *)data.start, msl);
722         len = data.end - data.start;
723         MLX5_ASSERT(ms);
724         MLX5_ASSERT(msl->page_sz == ms->hugepage_sz);
725         /* Number of memsegs in the range. */
726         ms_n = len / msl->page_sz;
727         DRV_LOG(DEBUG, "Extending %p to [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "),"
728               " page_sz=0x%" PRIx64 ", ms_n=%u",
729               (void *)addr, data.start, data.end, msl->page_sz, ms_n);
730         /* Size of memory for bitmap. */
731         bmp_size = rte_bitmap_get_memory_footprint(ms_n);
732         mr = mlx5_malloc(MLX5_MEM_RTE |  MLX5_MEM_ZERO,
733                          RTE_ALIGN_CEIL(sizeof(*mr), RTE_CACHE_LINE_SIZE) +
734                          bmp_size, RTE_CACHE_LINE_SIZE, msl->socket_id);
735         if (mr == NULL) {
736                 DRV_LOG(DEBUG, "Unable to allocate memory for a new MR of"
737                       " address (%p).", (void *)addr);
738                 rte_errno = ENOMEM;
739                 goto err_nolock;
740         }
741         mr->msl = msl;
742         /*
743          * Save the index of the first memseg and initialize memseg bitmap. To
744          * see if a memseg of ms_idx in the memseg-list is still valid, check:
745          *      rte_bitmap_get(mr->bmp, ms_idx - mr->ms_base_idx)
746          */
747         mr->ms_base_idx = rte_fbarray_find_idx(&msl->memseg_arr, ms);
748         bmp_mem = RTE_PTR_ALIGN_CEIL(mr + 1, RTE_CACHE_LINE_SIZE);
749         mr->ms_bmp = rte_bitmap_init(ms_n, bmp_mem, bmp_size);
750         if (mr->ms_bmp == NULL) {
751                 DRV_LOG(DEBUG, "Unable to initialize bitmap for a new MR of"
752                       " address (%p).", (void *)addr);
753                 rte_errno = EINVAL;
754                 goto err_nolock;
755         }
756         /*
757          * Should recheck whether the extended contiguous chunk is still valid.
758          * Because memory_hotplug_lock can't be held if there's any memory
759          * related calls in a critical path, resource allocation above can't be
760          * locked. If the memory has been changed at this point, try again with
761          * just single page. If not, go on with the big chunk atomically from
762          * here.
763          */
764         rte_mcfg_mem_read_lock();
765         data_re = data;
766         if (len > msl->page_sz &&
767             !rte_memseg_contig_walk(mr_find_contig_memsegs_cb, &data_re)) {
768                 DRV_LOG(DEBUG,
769                         "Unable to find virtually contiguous chunk for address "
770                         "(%p). rte_memseg_contig_walk() failed.", (void *)addr);
771                 rte_errno = ENXIO;
772                 goto err_memlock;
773         }
774         if (data.start != data_re.start || data.end != data_re.end) {
775                 /*
776                  * The extended contiguous chunk has been changed. Try again
777                  * with single memseg instead.
778                  */
779                 data.start = RTE_ALIGN_FLOOR(addr, msl->page_sz);
780                 data.end = data.start + msl->page_sz;
781                 rte_mcfg_mem_read_unlock();
782                 mlx5_mr_free(mr, share_cache->dereg_mr_cb);
783                 goto alloc_resources;
784         }
785         MLX5_ASSERT(data.msl == data_re.msl);
786         rte_rwlock_write_lock(&share_cache->rwlock);
787         /*
788          * Check the address is really missing. If other thread already created
789          * one or it is not found due to overflow, abort and return.
790          */
791         if (mlx5_mr_lookup_cache(share_cache, entry, addr) != UINT32_MAX) {
792                 /*
793                  * Insert to the global cache table. It may fail due to
794                  * low-on-memory. Then, this entry will have to be searched
795                  * here again.
796                  */
797                 mr_btree_insert(&share_cache->cache, entry);
798                 DRV_LOG(DEBUG, "Found MR for %p on final lookup, abort",
799                         (void *)addr);
800                 rte_rwlock_write_unlock(&share_cache->rwlock);
801                 rte_mcfg_mem_read_unlock();
802                 /*
803                  * Must be unlocked before calling rte_free() because
804                  * mlx5_mr_mem_event_free_cb() can be called inside.
805                  */
806                 mlx5_mr_free(mr, share_cache->dereg_mr_cb);
807                 return entry->lkey;
808         }
809         /*
810          * Trim start and end addresses for verbs MR. Set bits for registering
811          * memsegs but exclude already registered ones. Bitmap can be
812          * fragmented.
813          */
814         for (n = 0; n < ms_n; ++n) {
815                 uintptr_t start;
816                 struct mr_cache_entry ret;
817
818                 memset(&ret, 0, sizeof(ret));
819                 start = data_re.start + n * msl->page_sz;
820                 /* Exclude memsegs already registered by other MRs. */
821                 if (mlx5_mr_lookup_cache(share_cache, &ret, start) ==
822                     UINT32_MAX) {
823                         /*
824                          * Start from the first unregistered memseg in the
825                          * extended range.
826                          */
827                         if (ms_idx_shift == -1) {
828                                 mr->ms_base_idx += n;
829                                 data.start = start;
830                                 ms_idx_shift = n;
831                         }
832                         data.end = start + msl->page_sz;
833                         rte_bitmap_set(mr->ms_bmp, n - ms_idx_shift);
834                         ++mr->ms_n;
835                 }
836         }
837         len = data.end - data.start;
838         mr->ms_bmp_n = len / msl->page_sz;
839         MLX5_ASSERT(ms_idx_shift + mr->ms_bmp_n <= ms_n);
840         /*
841          * Finally create an MR for the memory chunk. Verbs: ibv_reg_mr() can
842          * be called with holding the memory lock because it doesn't use
843          * mlx5_alloc_buf_extern() which eventually calls rte_malloc_socket()
844          * through mlx5_alloc_verbs_buf().
845          */
846         share_cache->reg_mr_cb(pd, (void *)data.start, len, &mr->pmd_mr);
847         if (mr->pmd_mr.obj == NULL) {
848                 DRV_LOG(DEBUG, "Fail to create an MR for address (%p)",
849                       (void *)addr);
850                 rte_errno = EINVAL;
851                 goto err_mrlock;
852         }
853         MLX5_ASSERT((uintptr_t)mr->pmd_mr.addr == data.start);
854         MLX5_ASSERT(mr->pmd_mr.len);
855         LIST_INSERT_HEAD(&share_cache->mr_list, mr, mr);
856         DRV_LOG(DEBUG, "MR CREATED (%p) for %p:\n"
857               "  [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "),"
858               " lkey=0x%x base_idx=%u ms_n=%u, ms_bmp_n=%u",
859               (void *)mr, (void *)addr, data.start, data.end,
860               rte_cpu_to_be_32(mr->pmd_mr.lkey),
861               mr->ms_base_idx, mr->ms_n, mr->ms_bmp_n);
862         /* Insert to the global cache table. */
863         mlx5_mr_insert_cache(share_cache, mr);
864         /* Fill in output data. */
865         mlx5_mr_lookup_cache(share_cache, entry, addr);
866         /* Lookup can't fail. */
867         MLX5_ASSERT(entry->lkey != UINT32_MAX);
868         rte_rwlock_write_unlock(&share_cache->rwlock);
869         rte_mcfg_mem_read_unlock();
870         return entry->lkey;
871 err_mrlock:
872         rte_rwlock_write_unlock(&share_cache->rwlock);
873 err_memlock:
874         rte_mcfg_mem_read_unlock();
875 err_nolock:
876         /*
877          * In case of error, as this can be called in a datapath, a warning
878          * message per an error is preferable instead. Must be unlocked before
879          * calling rte_free() because mlx5_mr_mem_event_free_cb() can be called
880          * inside.
881          */
882         mlx5_mr_free(mr, share_cache->dereg_mr_cb);
883         return UINT32_MAX;
884 }
885
886 /**
887  * Create a new global Memory Region (MR) for a missing virtual address.
888  * This can be called from primary and secondary process.
889  *
890  * @param pd
891  *   Pointer to pd handle of a device (net, regex, vdpa,...).
892  * @param mp_id
893  *   Multi-process identifier, may be NULL for the primary process.
894  * @param share_cache
895  *   Pointer to a global shared MR cache.
896  * @param[out] entry
897  *   Pointer to returning MR cache entry, found in the global cache or newly
898  *   created. If failed to create one, this will not be updated.
899  * @param addr
900  *   Target virtual address to register.
901  * @param mr_ext_memseg_en
902  *   Configurable flag about external memory segment enable or not.
903  *
904  * @return
905  *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on failure and rte_errno is set.
906  */
907 static uint32_t
908 mlx5_mr_create(void *pd, struct mlx5_mp_id *mp_id,
909                struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
910                struct mr_cache_entry *entry, uintptr_t addr,
911                unsigned int mr_ext_memseg_en)
912 {
913         uint32_t ret = 0;
914
915         switch (rte_eal_process_type()) {
916         case RTE_PROC_PRIMARY:
917                 ret = mlx5_mr_create_primary(pd, share_cache, entry,
918                                              addr, mr_ext_memseg_en);
919                 break;
920         case RTE_PROC_SECONDARY:
921                 ret = mlx5_mr_create_secondary(pd, mp_id, share_cache, entry,
922                                                addr, mr_ext_memseg_en);
923                 break;
924         default:
925                 break;
926         }
927         return ret;
928 }
929
930 /**
931  * Look up address in the global MR cache table. If not found, create a new MR.
932  * Insert the found/created entry to local bottom-half cache table.
933  *
934  * @param pd
935  *   Pointer to pd of a device (net, regex, vdpa,...).
936  * @param mp_id
937  *   Multi-process identifier, may be NULL for the primary process.
938  * @param share_cache
939  *   Pointer to a global shared MR cache.
940  * @param mr_ctrl
941  *   Pointer to per-queue MR control structure.
942  * @param[out] entry
943  *   Pointer to returning MR cache entry, found in the global cache or newly
944  *   created. If failed to create one, this is not written.
945  * @param addr
946  *   Search key.
947  * @param mr_ext_memseg_en
948  *   Configurable flag about external memory segment enable or not.
949  *
950  * @return
951  *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
952  */
953 static uint32_t
954 mr_lookup_caches(void *pd, struct mlx5_mp_id *mp_id,
955                  struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
956                  struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl,
957                  struct mr_cache_entry *entry, uintptr_t addr,
958                  unsigned int mr_ext_memseg_en)
959 {
960         struct mlx5_mr_btree *bt = &mr_ctrl->cache_bh;
961         uint32_t lkey;
962         uint16_t idx;
963
964         /* If local cache table is full, try to double it. */
965         if (unlikely(bt->len == bt->size))
966                 mr_btree_expand(bt, bt->size << 1);
967         /* Look up in the global cache. */
968         rte_rwlock_read_lock(&share_cache->rwlock);
969         lkey = mr_btree_lookup(&share_cache->cache, &idx, addr);
970         if (lkey != UINT32_MAX) {
971                 /* Found. */
972                 *entry = (*share_cache->cache.table)[idx];
973                 rte_rwlock_read_unlock(&share_cache->rwlock);
974                 /*
975                  * Update local cache. Even if it fails, return the found entry
976                  * to update top-half cache. Next time, this entry will be found
977                  * in the global cache.
978                  */
979                 mr_btree_insert(bt, entry);
980                 return lkey;
981         }
982         rte_rwlock_read_unlock(&share_cache->rwlock);
983         /* First time to see the address? Create a new MR. */
984         lkey = mlx5_mr_create(pd, mp_id, share_cache, entry, addr,
985                               mr_ext_memseg_en);
986         /*
987          * Update the local cache if successfully created a new global MR. Even
988          * if failed to create one, there's no action to take in this datapath
989          * code. As returning LKey is invalid, this will eventually make HW
990          * fail.
991          */
992         if (lkey != UINT32_MAX)
993                 mr_btree_insert(bt, entry);
994         return lkey;
995 }
996
997 /**
998  * Bottom-half of LKey search on datapath. First search in cache_bh[] and if
999  * misses, search in the global MR cache table and update the new entry to
1000  * per-queue local caches.
1001  *
1002  * @param pd
1003  *   Pointer to pd of a device (net, regex, vdpa,...).
1004  * @param mp_id
1005  *   Multi-process identifier, may be NULL for the primary process.
1006  * @param share_cache
1007  *   Pointer to a global shared MR cache.
1008  * @param mr_ctrl
1009  *   Pointer to per-queue MR control structure.
1010  * @param addr
1011  *   Search key.
1012  * @param mr_ext_memseg_en
1013  *   Configurable flag about external memory segment enable or not.
1014  *
1015  * @return
1016  *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
1017  */
1018 static uint32_t
1019 mlx5_mr_addr2mr_bh(void *pd, struct mlx5_mp_id *mp_id,
1020                    struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
1021                    struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl, uintptr_t addr,
1022                    unsigned int mr_ext_memseg_en)
1023 {
1024         uint32_t lkey;
1025         uint16_t bh_idx = 0;
1026         /* Victim in top-half cache to replace with new entry. */
1027         struct mr_cache_entry *repl = &mr_ctrl->cache[mr_ctrl->head];
1028
1029         /* Binary-search MR translation table. */
1030         lkey = mr_btree_lookup(&mr_ctrl->cache_bh, &bh_idx, addr);
1031         /* Update top-half cache. */
1032         if (likely(lkey != UINT32_MAX)) {
1033                 *repl = (*mr_ctrl->cache_bh.table)[bh_idx];
1034         } else {
1035                 /*
1036                  * If missed in local lookup table, search in the global cache
1037                  * and local cache_bh[] will be updated inside if possible.
1038                  * Top-half cache entry will also be updated.
1039                  */
1040                 lkey = mr_lookup_caches(pd, mp_id, share_cache, mr_ctrl,
1041                                         repl, addr, mr_ext_memseg_en);
1042                 if (unlikely(lkey == UINT32_MAX))
1043                         return UINT32_MAX;
1044         }
1045         /* Update the most recently used entry. */
1046         mr_ctrl->mru = mr_ctrl->head;
1047         /* Point to the next victim, the oldest. */
1048         mr_ctrl->head = (mr_ctrl->head + 1) % MLX5_MR_CACHE_N;
1049         return lkey;
1050 }
1051
1052 /**
1053  * Release all the created MRs and resources on global MR cache of a device
1054  * list.
1055  *
1056  * @param share_cache
1057  *   Pointer to a global shared MR cache.
1058  */
1059 void
1060 mlx5_mr_release_cache(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache)
1061 {
1062         struct mlx5_mr *mr_next;
1063
1064         rte_rwlock_write_lock(&share_cache->rwlock);
1065         /* Detach from MR list and move to free list. */
1066         mr_next = LIST_FIRST(&share_cache->mr_list);
1067         while (mr_next != NULL) {
1068                 struct mlx5_mr *mr = mr_next;
1069
1070                 mr_next = LIST_NEXT(mr, mr);
1071                 LIST_REMOVE(mr, mr);
1072                 LIST_INSERT_HEAD(&share_cache->mr_free_list, mr, mr);
1073         }
1074         LIST_INIT(&share_cache->mr_list);
1075         /* Free global cache. */
1076         mlx5_mr_btree_free(&share_cache->cache);
1077         rte_rwlock_write_unlock(&share_cache->rwlock);
1078         /* Free all remaining MRs. */
1079         mlx5_mr_garbage_collect(share_cache);
1080 }
1081
1082 /**
1083  * Initialize global MR cache of a device.
1084  *
1085  * @param share_cache
1086  *   Pointer to a global shared MR cache.
1087  * @param socket
1088  *   NUMA socket on which memory must be allocated.
1089  *
1090  * @return
1091  *   0 on success, a negative errno value otherwise and rte_errno is set.
1092  */
1093 int
1094 mlx5_mr_create_cache(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache, int socket)
1095 {
1096         /* Set the reg_mr and dereg_mr callback functions */
1097         mlx5_os_set_reg_mr_cb(&share_cache->reg_mr_cb,
1098                               &share_cache->dereg_mr_cb);
1099         rte_rwlock_init(&share_cache->rwlock);
1100         rte_rwlock_init(&share_cache->mprwlock);
1101         share_cache->mp_cb_registered = 0;
1102         /* Initialize B-tree and allocate memory for global MR cache table. */
1103         return mlx5_mr_btree_init(&share_cache->cache,
1104                                   MLX5_MR_BTREE_CACHE_N * 2, socket);
1105 }
1106
1107 /**
1108  * Flush all of the local cache entries.
1109  *
1110  * @param mr_ctrl
1111  *   Pointer to per-queue MR local cache.
1112  */
1113 void
1114 mlx5_mr_flush_local_cache(struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl)
1115 {
1116         /* Reset the most-recently-used index. */
1117         mr_ctrl->mru = 0;
1118         /* Reset the linear search array. */
1119         mr_ctrl->head = 0;
1120         memset(mr_ctrl->cache, 0, sizeof(mr_ctrl->cache));
1121         /* Reset the B-tree table. */
1122         mr_ctrl->cache_bh.len = 1;
1123         mr_ctrl->cache_bh.overflow = 0;
1124         /* Update the generation number. */
1125         mr_ctrl->cur_gen = *mr_ctrl->dev_gen_ptr;
1126         DRV_LOG(DEBUG, "mr_ctrl(%p): flushed, cur_gen=%d",
1127                 (void *)mr_ctrl, mr_ctrl->cur_gen);
1128 }
1129
1130 /**
1131  * Creates a memory region for external memory, that is memory which is not
1132  * part of the DPDK memory segments.
1133  *
1134  * @param pd
1135  *   Pointer to pd of a device (net, regex, vdpa,...).
1136  * @param addr
1137  *   Starting virtual address of memory.
1138  * @param len
1139  *   Length of memory segment being mapped.
1140  * @param socked_id
1141  *   Socket to allocate heap memory for the control structures.
1142  *
1143  * @return
1144  *   Pointer to MR structure on success, NULL otherwise.
1145  */
1146 struct mlx5_mr *
1147 mlx5_create_mr_ext(void *pd, uintptr_t addr, size_t len, int socket_id,
1148                    mlx5_reg_mr_t reg_mr_cb)
1149 {
1150         struct mlx5_mr *mr = NULL;
1151
1152         mr = mlx5_malloc(MLX5_MEM_RTE | MLX5_MEM_ZERO,
1153                          RTE_ALIGN_CEIL(sizeof(*mr), RTE_CACHE_LINE_SIZE),
1154                          RTE_CACHE_LINE_SIZE, socket_id);
1155         if (mr == NULL)
1156                 return NULL;
1157         reg_mr_cb(pd, (void *)addr, len, &mr->pmd_mr);
1158         if (mr->pmd_mr.obj == NULL) {
1159                 DRV_LOG(WARNING,
1160                         "Fail to create MR for address (%p)",
1161                         (void *)addr);
1162                 mlx5_free(mr);
1163                 return NULL;
1164         }
1165         mr->msl = NULL; /* Mark it is external memory. */
1166         mr->ms_bmp = NULL;
1167         mr->ms_n = 1;
1168         mr->ms_bmp_n = 1;
1169         DRV_LOG(DEBUG,
1170                 "MR CREATED (%p) for external memory %p:\n"
1171                 "  [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "),"
1172                 " lkey=0x%x base_idx=%u ms_n=%u, ms_bmp_n=%u",
1173                 (void *)mr, (void *)addr,
1174                 addr, addr + len, rte_cpu_to_be_32(mr->pmd_mr.lkey),
1175                 mr->ms_base_idx, mr->ms_n, mr->ms_bmp_n);
1176         return mr;
1177 }
1178
1179 /**
1180  * Callback for memory free event. Iterate freed memsegs and check whether it
1181  * belongs to an existing MR. If found, clear the bit from bitmap of MR. As a
1182  * result, the MR would be fragmented. If it becomes empty, the MR will be freed
1183  * later by mlx5_mr_garbage_collect(). Even if this callback is called from a
1184  * secondary process, the garbage collector will be called in primary process
1185  * as the secondary process can't call mlx5_mr_create().
1186  *
1187  * The global cache must be rebuilt if there's any change and this event has to
1188  * be propagated to dataplane threads to flush the local caches.
1189  *
1190  * @param share_cache
1191  *   Pointer to a global shared MR cache.
1192  * @param ibdev_name
1193  *   Name of ibv device.
1194  * @param addr
1195  *   Address of freed memory.
1196  * @param len
1197  *   Size of freed memory.
1198  */
1199 void
1200 mlx5_free_mr_by_addr(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
1201                      const char *ibdev_name, const void *addr, size_t len)
1202 {
1203         const struct rte_memseg_list *msl;
1204         struct mlx5_mr *mr;
1205         int ms_n;
1206         int i;
1207         int rebuild = 0;
1208
1209         DRV_LOG(DEBUG, "device %s free callback: addr=%p, len=%zu",
1210                 ibdev_name, addr, len);
1211         msl = rte_mem_virt2memseg_list(addr);
1212         /* addr and len must be page-aligned. */
1213         MLX5_ASSERT((uintptr_t)addr ==
1214                     RTE_ALIGN((uintptr_t)addr, msl->page_sz));
1215         MLX5_ASSERT(len == RTE_ALIGN(len, msl->page_sz));
1216         ms_n = len / msl->page_sz;
1217         rte_rwlock_write_lock(&share_cache->rwlock);
1218         /* Clear bits of freed memsegs from MR. */
1219         for (i = 0; i < ms_n; ++i) {
1220                 const struct rte_memseg *ms;
1221                 struct mr_cache_entry entry;
1222                 uintptr_t start;
1223                 int ms_idx;
1224                 uint32_t pos;
1225
1226                 /* Find MR having this memseg. */
1227                 start = (uintptr_t)addr + i * msl->page_sz;
1228                 mr = mlx5_mr_lookup_list(share_cache, &entry, start);
1229                 if (mr == NULL)
1230                         continue;
1231                 MLX5_ASSERT(mr->msl); /* Can't be external memory. */
1232                 ms = rte_mem_virt2memseg((void *)start, msl);
1233                 MLX5_ASSERT(ms != NULL);
1234                 MLX5_ASSERT(msl->page_sz == ms->hugepage_sz);
1235                 ms_idx = rte_fbarray_find_idx(&msl->memseg_arr, ms);
1236                 pos = ms_idx - mr->ms_base_idx;
1237                 MLX5_ASSERT(rte_bitmap_get(mr->ms_bmp, pos));
1238                 MLX5_ASSERT(pos < mr->ms_bmp_n);
1239                 DRV_LOG(DEBUG, "device %s MR(%p): clear bitmap[%u] for addr %p",
1240                         ibdev_name, (void *)mr, pos, (void *)start);
1241                 rte_bitmap_clear(mr->ms_bmp, pos);
1242                 if (--mr->ms_n == 0) {
1243                         LIST_REMOVE(mr, mr);
1244                         LIST_INSERT_HEAD(&share_cache->mr_free_list, mr, mr);
1245                         DRV_LOG(DEBUG, "device %s remove MR(%p) from list",
1246                                 ibdev_name, (void *)mr);
1247                 }
1248                 /*
1249                  * MR is fragmented or will be freed. the global cache must be
1250                  * rebuilt.
1251                  */
1252                 rebuild = 1;
1253         }
1254         if (rebuild) {
1255                 mlx5_mr_rebuild_cache(share_cache);
1256                 /*
1257                  * No explicit wmb is needed after updating dev_gen due to
1258                  * store-release ordering in unlock that provides the
1259                  * implicit barrier at the software visible level.
1260                  */
1261                 ++share_cache->dev_gen;
1262                 DRV_LOG(DEBUG, "broadcasting local cache flush, gen=%d",
1263                         share_cache->dev_gen);
1264         }
1265         rte_rwlock_write_unlock(&share_cache->rwlock);
1266 }
1267
1268 /**
1269  * Dump all the created MRs and the global cache entries.
1270  *
1271  * @param share_cache
1272  *   Pointer to a global shared MR cache.
1273  */
1274 void
1275 mlx5_mr_dump_cache(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache __rte_unused)
1276 {
1277 #ifdef RTE_LIBRTE_MLX5_DEBUG
1278         struct mlx5_mr *mr;
1279         int mr_n = 0;
1280         int chunk_n = 0;
1281
1282         rte_rwlock_read_lock(&share_cache->rwlock);
1283         /* Iterate all the existing MRs. */
1284         LIST_FOREACH(mr, &share_cache->mr_list, mr) {
1285                 unsigned int n;
1286
1287                 DRV_LOG(DEBUG, "MR[%u], LKey = 0x%x, ms_n = %u, ms_bmp_n = %u",
1288                       mr_n++, rte_cpu_to_be_32(mr->pmd_mr.lkey),
1289                       mr->ms_n, mr->ms_bmp_n);
1290                 if (mr->ms_n == 0)
1291                         continue;
1292                 for (n = 0; n < mr->ms_bmp_n; ) {
1293                         struct mr_cache_entry ret = { 0, };
1294
1295                         n = mr_find_next_chunk(mr, &ret, n);
1296                         if (!ret.end)
1297                                 break;
1298                         DRV_LOG(DEBUG,
1299                                 "  chunk[%u], [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR ")",
1300                                 chunk_n++, ret.start, ret.end);
1301                 }
1302         }
1303         DRV_LOG(DEBUG, "Dumping global cache %p", (void *)share_cache);
1304         mlx5_mr_btree_dump(&share_cache->cache);
1305         rte_rwlock_read_unlock(&share_cache->rwlock);
1306 #endif
1307 }
1308
1309 static int
1310 mlx5_range_compare_start(const void *lhs, const void *rhs)
1311 {
1312         const struct mlx5_range *r1 = lhs, *r2 = rhs;
1313
1314         if (r1->start > r2->start)
1315                 return 1;
1316         else if (r1->start < r2->start)
1317                 return -1;
1318         return 0;
1319 }
1320
1321 static void
1322 mlx5_range_from_mempool_chunk(struct rte_mempool *mp, void *opaque,
1323                               struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
1324                               unsigned int idx)
1325 {
1326         struct mlx5_range *ranges = opaque, *range = &ranges[idx];
1327         uint64_t page_size = rte_mem_page_size();
1328
1329         RTE_SET_USED(mp);
1330         range->start = RTE_ALIGN_FLOOR((uintptr_t)memhdr->addr, page_size);
1331         range->end = RTE_ALIGN_CEIL(range->start + memhdr->len, page_size);
1332 }
1333
1334 /**
1335  * Get VA-contiguous ranges of the mempool memory.
1336  * Each range start and end is aligned to the system page size.
1337  *
1338  * @param[in] mp
1339  *   Analyzed mempool.
1340  * @param[out] out
1341  *   Receives the ranges, caller must release it with free().
1342  * @param[out] ount_n
1343  *   Receives the number of @p out elements.
1344  *
1345  * @return
1346  *   0 on success, (-1) on failure.
1347  */
1348 static int
1349 mlx5_get_mempool_ranges(struct rte_mempool *mp, struct mlx5_range **out,
1350                         unsigned int *out_n)
1351 {
1352         struct mlx5_range *chunks;
1353         unsigned int chunks_n = mp->nb_mem_chunks, contig_n, i;
1354
1355         /* Collect page-aligned memory ranges of the mempool. */
1356         chunks = calloc(sizeof(chunks[0]), chunks_n);
1357         if (chunks == NULL)
1358                 return -1;
1359         rte_mempool_mem_iter(mp, mlx5_range_from_mempool_chunk, chunks);
1360         /* Merge adjacent chunks and place them at the beginning. */
1361         qsort(chunks, chunks_n, sizeof(chunks[0]), mlx5_range_compare_start);
1362         contig_n = 1;
1363         for (i = 1; i < chunks_n; i++)
1364                 if (chunks[i - 1].end != chunks[i].start) {
1365                         chunks[contig_n - 1].end = chunks[i - 1].end;
1366                         chunks[contig_n] = chunks[i];
1367                         contig_n++;
1368                 }
1369         /* Extend the last contiguous chunk to the end of the mempool. */
1370         chunks[contig_n - 1].end = chunks[i - 1].end;
1371         *out = chunks;
1372         *out_n = contig_n;
1373         return 0;
1374 }
1375
1376 /**
1377  * Analyze mempool memory to select memory ranges to register.
1378  *
1379  * @param[in] mp
1380  *   Mempool to analyze.
1381  * @param[out] out
1382  *   Receives memory ranges to register, aligned to the system page size.
1383  *   The caller must release them with free().
1384  * @param[out] out_n
1385  *   Receives the number of @p out items.
1386  * @param[out] share_hugepage
1387  *   Receives True if the entire pool resides within a single hugepage.
1388  *
1389  * @return
1390  *   0 on success, (-1) on failure.
1391  */
1392 static int
1393 mlx5_mempool_reg_analyze(struct rte_mempool *mp, struct mlx5_range **out,
1394                          unsigned int *out_n, bool *share_hugepage)
1395 {
1396         struct mlx5_range *ranges = NULL;
1397         unsigned int i, ranges_n = 0;
1398         struct rte_memseg_list *msl;
1399
1400         if (mlx5_get_mempool_ranges(mp, &ranges, &ranges_n) < 0) {
1401                 DRV_LOG(ERR, "Cannot get address ranges for mempool %s",
1402                         mp->name);
1403                 return -1;
1404         }
1405         /* Check if the hugepage of the pool can be shared. */
1406         *share_hugepage = false;
1407         msl = rte_mem_virt2memseg_list((void *)ranges[0].start);
1408         if (msl != NULL) {
1409                 uint64_t hugepage_sz = 0;
1410
1411                 /* Check that all ranges are on pages of the same size. */
1412                 for (i = 0; i < ranges_n; i++) {
1413                         if (hugepage_sz != 0 && hugepage_sz != msl->page_sz)
1414                                 break;
1415                         hugepage_sz = msl->page_sz;
1416                 }
1417                 if (i == ranges_n) {
1418                         /*
1419                          * If the entire pool is within one hugepage,
1420                          * combine all ranges into one of the hugepage size.
1421                          */
1422                         uintptr_t reg_start = ranges[0].start;
1423                         uintptr_t reg_end = ranges[ranges_n - 1].end;
1424                         uintptr_t hugepage_start =
1425                                 RTE_ALIGN_FLOOR(reg_start, hugepage_sz);
1426                         uintptr_t hugepage_end = hugepage_start + hugepage_sz;
1427                         if (reg_end < hugepage_end) {
1428                                 ranges[0].start = hugepage_start;
1429                                 ranges[0].end = hugepage_end;
1430                                 ranges_n = 1;
1431                                 *share_hugepage = true;
1432                         }
1433                 }
1434         }
1435         *out = ranges;
1436         *out_n = ranges_n;
1437         return 0;
1438 }
1439
1440 /** Create a registration object for the mempool. */
1441 static struct mlx5_mempool_reg *
1442 mlx5_mempool_reg_create(struct rte_mempool *mp, unsigned int mrs_n)
1443 {
1444         struct mlx5_mempool_reg *mpr = NULL;
1445
1446         mpr = mlx5_malloc(MLX5_MEM_RTE | MLX5_MEM_ZERO,
1447                           sizeof(*mpr) + mrs_n * sizeof(mpr->mrs[0]),
1448                           RTE_CACHE_LINE_SIZE, SOCKET_ID_ANY);
1449         if (mpr == NULL) {
1450                 DRV_LOG(ERR, "Cannot allocate mempool %s registration object",
1451                         mp->name);
1452                 return NULL;
1453         }
1454         mpr->mp = mp;
1455         mpr->mrs = (struct mlx5_mempool_mr *)(mpr + 1);
1456         mpr->mrs_n = mrs_n;
1457         return mpr;
1458 }
1459
1460 /**
1461  * Destroy a mempool registration object.
1462  *
1463  * @param standalone
1464  *   Whether @p mpr owns its MRs excludively, i.e. they are not shared.
1465  */
1466 static void
1467 mlx5_mempool_reg_destroy(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
1468                          struct mlx5_mempool_reg *mpr, bool standalone)
1469 {
1470         if (standalone) {
1471                 unsigned int i;
1472
1473                 for (i = 0; i < mpr->mrs_n; i++)
1474                         share_cache->dereg_mr_cb(&mpr->mrs[i].pmd_mr);
1475         }
1476         mlx5_free(mpr);
1477 }
1478
1479 /** Find registration object of a mempool. */
1480 static struct mlx5_mempool_reg *
1481 mlx5_mempool_reg_lookup(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
1482                         struct rte_mempool *mp)
1483 {
1484         struct mlx5_mempool_reg *mpr;
1485
1486         LIST_FOREACH(mpr, &share_cache->mempool_reg_list, next)
1487                 if (mpr->mp == mp)
1488                         break;
1489         return mpr;
1490 }
1491
1492 /** Increment reference counters of MRs used in the registration. */
1493 static void
1494 mlx5_mempool_reg_attach(struct mlx5_mempool_reg *mpr)
1495 {
1496         unsigned int i;
1497
1498         for (i = 0; i < mpr->mrs_n; i++)
1499                 __atomic_add_fetch(&mpr->mrs[i].refcnt, 1, __ATOMIC_RELAXED);
1500 }
1501
1502 /**
1503  * Decrement reference counters of MRs used in the registration.
1504  *
1505  * @return True if no more references to @p mpr MRs exist, False otherwise.
1506  */
1507 static bool
1508 mlx5_mempool_reg_detach(struct mlx5_mempool_reg *mpr)
1509 {
1510         unsigned int i;
1511         bool ret = false;
1512
1513         for (i = 0; i < mpr->mrs_n; i++)
1514                 ret |= __atomic_sub_fetch(&mpr->mrs[i].refcnt, 1,
1515                                           __ATOMIC_RELAXED) == 0;
1516         return ret;
1517 }
1518
1519 static int
1520 mlx5_mr_mempool_register_primary(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
1521                                  void *pd, struct rte_mempool *mp)
1522 {
1523         struct mlx5_range *ranges = NULL;
1524         struct mlx5_mempool_reg *mpr, *new_mpr;
1525         unsigned int i, ranges_n;
1526         bool share_hugepage;
1527         int ret = -1;
1528
1529         /* Early check to avoid unnecessary creation of MRs. */
1530         rte_rwlock_read_lock(&share_cache->rwlock);
1531         mpr = mlx5_mempool_reg_lookup(share_cache, mp);
1532         rte_rwlock_read_unlock(&share_cache->rwlock);
1533         if (mpr != NULL) {
1534                 DRV_LOG(DEBUG, "Mempool %s is already registered for PD %p",
1535                         mp->name, pd);
1536                 rte_errno = EEXIST;
1537                 goto exit;
1538         }
1539         if (mlx5_mempool_reg_analyze(mp, &ranges, &ranges_n,
1540                                      &share_hugepage) < 0) {
1541                 DRV_LOG(ERR, "Cannot get mempool %s memory ranges", mp->name);
1542                 rte_errno = ENOMEM;
1543                 goto exit;
1544         }
1545         new_mpr = mlx5_mempool_reg_create(mp, ranges_n);
1546         if (new_mpr == NULL) {
1547                 DRV_LOG(ERR,
1548                         "Cannot create a registration object for mempool %s in PD %p",
1549                         mp->name, pd);
1550                 rte_errno = ENOMEM;
1551                 goto exit;
1552         }
1553         /*
1554          * If the entire mempool fits in a single hugepage, the MR for this
1555          * hugepage can be shared across mempools that also fit in it.
1556          */
1557         if (share_hugepage) {
1558                 rte_rwlock_write_lock(&share_cache->rwlock);
1559                 LIST_FOREACH(mpr, &share_cache->mempool_reg_list, next) {
1560                         if (mpr->mrs[0].pmd_mr.addr == (void *)ranges[0].start)
1561                                 break;
1562                 }
1563                 if (mpr != NULL) {
1564                         new_mpr->mrs = mpr->mrs;
1565                         mlx5_mempool_reg_attach(new_mpr);
1566                         LIST_INSERT_HEAD(&share_cache->mempool_reg_list,
1567                                          new_mpr, next);
1568                 }
1569                 rte_rwlock_write_unlock(&share_cache->rwlock);
1570                 if (mpr != NULL) {
1571                         DRV_LOG(DEBUG, "Shared MR %#x in PD %p for mempool %s with mempool %s",
1572                                 mpr->mrs[0].pmd_mr.lkey, pd, mp->name,
1573                                 mpr->mp->name);
1574                         ret = 0;
1575                         goto exit;
1576                 }
1577         }
1578         for (i = 0; i < ranges_n; i++) {
1579                 struct mlx5_mempool_mr *mr = &new_mpr->mrs[i];
1580                 const struct mlx5_range *range = &ranges[i];
1581                 size_t len = range->end - range->start;
1582
1583                 if (share_cache->reg_mr_cb(pd, (void *)range->start, len,
1584                     &mr->pmd_mr) < 0) {
1585                         DRV_LOG(ERR,
1586                                 "Failed to create an MR in PD %p for address range "
1587                                 "[0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "] (%zu bytes) for mempool %s",
1588                                 pd, range->start, range->end, len, mp->name);
1589                         break;
1590                 }
1591                 DRV_LOG(DEBUG,
1592                         "Created a new MR %#x in PD %p for address range "
1593                         "[0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "] (%zu bytes) for mempool %s",
1594                         mr->pmd_mr.lkey, pd, range->start, range->end, len,
1595                         mp->name);
1596         }
1597         if (i != ranges_n) {
1598                 mlx5_mempool_reg_destroy(share_cache, new_mpr, true);
1599                 rte_errno = EINVAL;
1600                 goto exit;
1601         }
1602         /* Concurrent registration is not supposed to happen. */
1603         rte_rwlock_write_lock(&share_cache->rwlock);
1604         mpr = mlx5_mempool_reg_lookup(share_cache, mp);
1605         if (mpr == NULL) {
1606                 mlx5_mempool_reg_attach(new_mpr);
1607                 LIST_INSERT_HEAD(&share_cache->mempool_reg_list, new_mpr, next);
1608                 ret = 0;
1609         }
1610         rte_rwlock_write_unlock(&share_cache->rwlock);
1611         if (mpr != NULL) {
1612                 DRV_LOG(DEBUG, "Mempool %s is already registered for PD %p",
1613                         mp->name, pd);
1614                 mlx5_mempool_reg_destroy(share_cache, new_mpr, true);
1615                 rte_errno = EEXIST;
1616                 goto exit;
1617         }
1618 exit:
1619         free(ranges);
1620         return ret;
1621 }
1622
1623 static int
1624 mlx5_mr_mempool_register_secondary(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
1625                                    void *pd, struct rte_mempool *mp,
1626                                    struct mlx5_mp_id *mp_id)
1627 {
1628         if (mp_id == NULL) {
1629                 rte_errno = EINVAL;
1630                 return -1;
1631         }
1632         return mlx5_mp_req_mempool_reg(mp_id, share_cache, pd, mp, true);
1633 }
1634
1635 /**
1636  * Register the memory of a mempool in the protection domain.
1637  *
1638  * @param share_cache
1639  *   Shared MR cache of the protection domain.
1640  * @param pd
1641  *   Protection domain object.
1642  * @param mp
1643  *   Mempool to register.
1644  * @param mp_id
1645  *   Multi-process identifier, may be NULL for the primary process.
1646  *
1647  * @return
1648  *   0 on success, (-1) on failure and rte_errno is set.
1649  */
1650 int
1651 mlx5_mr_mempool_register(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache, void *pd,
1652                          struct rte_mempool *mp, struct mlx5_mp_id *mp_id)
1653 {
1654         if (mp->flags & RTE_MEMPOOL_F_NON_IO)
1655                 return 0;
1656         switch (rte_eal_process_type()) {
1657         case RTE_PROC_PRIMARY:
1658                 return mlx5_mr_mempool_register_primary(share_cache, pd, mp);
1659         case RTE_PROC_SECONDARY:
1660                 return mlx5_mr_mempool_register_secondary(share_cache, pd, mp,
1661                                                           mp_id);
1662         default:
1663                 return -1;
1664         }
1665 }
1666
1667 static int
1668 mlx5_mr_mempool_unregister_primary(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
1669                                    struct rte_mempool *mp)
1670 {
1671         struct mlx5_mempool_reg *mpr;
1672         bool standalone = false;
1673
1674         rte_rwlock_write_lock(&share_cache->rwlock);
1675         LIST_FOREACH(mpr, &share_cache->mempool_reg_list, next)
1676                 if (mpr->mp == mp) {
1677                         LIST_REMOVE(mpr, next);
1678                         standalone = mlx5_mempool_reg_detach(mpr);
1679                         if (standalone)
1680                                 /*
1681                                  * The unlock operation below provides a memory
1682                                  * barrier due to its store-release semantics.
1683                                  */
1684                                 ++share_cache->dev_gen;
1685                         break;
1686                 }
1687         rte_rwlock_write_unlock(&share_cache->rwlock);
1688         if (mpr == NULL) {
1689                 rte_errno = ENOENT;
1690                 return -1;
1691         }
1692         mlx5_mempool_reg_destroy(share_cache, mpr, standalone);
1693         return 0;
1694 }
1695
1696 static int
1697 mlx5_mr_mempool_unregister_secondary(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
1698                                      struct rte_mempool *mp,
1699                                      struct mlx5_mp_id *mp_id)
1700 {
1701         if (mp_id == NULL) {
1702                 rte_errno = EINVAL;
1703                 return -1;
1704         }
1705         return mlx5_mp_req_mempool_reg(mp_id, share_cache, NULL, mp, false);
1706 }
1707
1708 /**
1709  * Unregister the memory of a mempool from the protection domain.
1710  *
1711  * @param share_cache
1712  *   Shared MR cache of the protection domain.
1713  * @param mp
1714  *   Mempool to unregister.
1715  * @param mp_id
1716  *   Multi-process identifier, may be NULL for the primary process.
1717  *
1718  * @return
1719  *   0 on success, (-1) on failure and rte_errno is set.
1720  */
1721 int
1722 mlx5_mr_mempool_unregister(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
1723                            struct rte_mempool *mp, struct mlx5_mp_id *mp_id)
1724 {
1725         if (mp->flags & RTE_MEMPOOL_F_NON_IO)
1726                 return 0;
1727         switch (rte_eal_process_type()) {
1728         case RTE_PROC_PRIMARY:
1729                 return mlx5_mr_mempool_unregister_primary(share_cache, mp);
1730         case RTE_PROC_SECONDARY:
1731                 return mlx5_mr_mempool_unregister_secondary(share_cache, mp,
1732                                                             mp_id);
1733         default:
1734                 return -1;
1735         }
1736 }
1737
1738 /**
1739  * Lookup a MR key by and address in a registered mempool.
1740  *
1741  * @param mpr
1742  *   Mempool registration object.
1743  * @param addr
1744  *   Address within the mempool.
1745  * @param entry
1746  *   Bottom-half cache entry to fill.
1747  *
1748  * @return
1749  *   MR key or UINT32_MAX on failure, which can only happen
1750  *   if the address is not from within the mempool.
1751  */
1752 static uint32_t
1753 mlx5_mempool_reg_addr2mr(struct mlx5_mempool_reg *mpr, uintptr_t addr,
1754                          struct mr_cache_entry *entry)
1755 {
1756         uint32_t lkey = UINT32_MAX;
1757         unsigned int i;
1758
1759         for (i = 0; i < mpr->mrs_n; i++) {
1760                 const struct mlx5_pmd_mr *mr = &mpr->mrs[i].pmd_mr;
1761                 uintptr_t mr_addr = (uintptr_t)mr->addr;
1762
1763                 if (mr_addr <= addr) {
1764                         lkey = rte_cpu_to_be_32(mr->lkey);
1765                         entry->start = mr_addr;
1766                         entry->end = mr_addr + mr->len;
1767                         entry->lkey = lkey;
1768                         break;
1769                 }
1770         }
1771         return lkey;
1772 }
1773
1774 /**
1775  * Update bottom-half cache from the list of mempool registrations.
1776  *
1777  * @param share_cache
1778  *   Pointer to a global shared MR cache.
1779  * @param mr_ctrl
1780  *   Per-queue MR control handle.
1781  * @param entry
1782  *   Pointer to an entry in the bottom-half cache to update
1783  *   with the MR lkey looked up.
1784  * @param mp
1785  *   Mempool containing the address.
1786  * @param addr
1787  *   Address to lookup.
1788  * @return
1789  *   MR lkey on success, UINT32_MAX on failure.
1790  */
1791 static uint32_t
1792 mlx5_lookup_mempool_regs(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
1793                          struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl,
1794                          struct mr_cache_entry *entry,
1795                          struct rte_mempool *mp, uintptr_t addr)
1796 {
1797         struct mlx5_mr_btree *bt = &mr_ctrl->cache_bh;
1798         struct mlx5_mempool_reg *mpr;
1799         uint32_t lkey = UINT32_MAX;
1800
1801         /* If local cache table is full, try to double it. */
1802         if (unlikely(bt->len == bt->size))
1803                 mr_btree_expand(bt, bt->size << 1);
1804         /* Look up in mempool registrations. */
1805         rte_rwlock_read_lock(&share_cache->rwlock);
1806         mpr = mlx5_mempool_reg_lookup(share_cache, mp);
1807         if (mpr != NULL)
1808                 lkey = mlx5_mempool_reg_addr2mr(mpr, addr, entry);
1809         rte_rwlock_read_unlock(&share_cache->rwlock);
1810         /*
1811          * Update local cache. Even if it fails, return the found entry
1812          * to update top-half cache. Next time, this entry will be found
1813          * in the global cache.
1814          */
1815         if (lkey != UINT32_MAX)
1816                 mr_btree_insert(bt, entry);
1817         return lkey;
1818 }
1819
1820 /**
1821  * Bottom-half lookup for the address from the mempool.
1822  *
1823  * @param share_cache
1824  *   Pointer to a global shared MR cache.
1825  * @param mr_ctrl
1826  *   Per-queue MR control handle.
1827  * @param mp
1828  *   Mempool containing the address.
1829  * @param addr
1830  *   Address to lookup.
1831  * @return
1832  *   MR lkey on success, UINT32_MAX on failure.
1833  */
1834 uint32_t
1835 mlx5_mr_mempool2mr_bh(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
1836                       struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl,
1837                       struct rte_mempool *mp, uintptr_t addr)
1838 {
1839         struct mr_cache_entry *repl = &mr_ctrl->cache[mr_ctrl->head];
1840         uint32_t lkey;
1841         uint16_t bh_idx = 0;
1842
1843         /* Binary-search MR translation table. */
1844         lkey = mr_btree_lookup(&mr_ctrl->cache_bh, &bh_idx, addr);
1845         /* Update top-half cache. */
1846         if (likely(lkey != UINT32_MAX)) {
1847                 *repl = (*mr_ctrl->cache_bh.table)[bh_idx];
1848         } else {
1849                 lkey = mlx5_lookup_mempool_regs(share_cache, mr_ctrl, repl,
1850                                                 mp, addr);
1851                 /* Can only fail if the address is not from the mempool. */
1852                 if (unlikely(lkey == UINT32_MAX))
1853                         return UINT32_MAX;
1854         }
1855         /* Update the most recently used entry. */
1856         mr_ctrl->mru = mr_ctrl->head;
1857         /* Point to the next victim, the oldest. */
1858         mr_ctrl->head = (mr_ctrl->head + 1) % MLX5_MR_CACHE_N;
1859         return lkey;
1860 }
1861
1862 /**
1863  * Bottom-half of LKey search on. If supported, lookup for the address from
1864  * the mempool. Otherwise, search in old mechanism caches.
1865  *
1866  * @param cdev
1867  *   Pointer to mlx5 device.
1868  * @param mp_id
1869  *   Multi-process identifier, may be NULL for the primary process.
1870  * @param mr_ctrl
1871  *   Pointer to per-queue MR control structure.
1872  * @param mb
1873  *   Pointer to mbuf.
1874  *
1875  * @return
1876  *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
1877  */
1878 static uint32_t
1879 mlx5_mr_mb2mr_bh(struct mlx5_common_device *cdev, struct mlx5_mp_id *mp_id,
1880                  struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl, struct rte_mbuf *mb)
1881 {
1882         uint32_t lkey;
1883         uintptr_t addr = (uintptr_t)mb->buf_addr;
1884
1885         if (cdev->config.mr_mempool_reg_en) {
1886                 struct rte_mempool *mp = NULL;
1887                 struct mlx5_mprq_buf *buf;
1888
1889                 if (!RTE_MBUF_HAS_EXTBUF(mb)) {
1890                         mp = mlx5_mb2mp(mb);
1891                 } else if (mb->shinfo->free_cb == mlx5_mprq_buf_free_cb) {
1892                         /* Recover MPRQ mempool. */
1893                         buf = mb->shinfo->fcb_opaque;
1894                         mp = buf->mp;
1895                 }
1896                 if (mp != NULL) {
1897                         lkey = mlx5_mr_mempool2mr_bh(&cdev->mr_scache,
1898                                                      mr_ctrl, mp, addr);
1899                         /*
1900                          * Lookup can only fail on invalid input, e.g. "addr"
1901                          * is not from "mp" or "mp" has MEMPOOL_F_NON_IO set.
1902                          */
1903                         if (lkey != UINT32_MAX)
1904                                 return lkey;
1905                 }
1906                 /* Fallback for generic mechanism in corner cases. */
1907         }
1908         return mlx5_mr_addr2mr_bh(cdev->pd, mp_id, &cdev->mr_scache, mr_ctrl,
1909                                   addr, cdev->config.mr_ext_memseg_en);
1910 }
1911
1912 /**
1913  * Query LKey from a packet buffer.
1914  *
1915  * @param cdev
1916  *   Pointer to the mlx5 device structure.
1917  * @param mp_id
1918  *   Multi-process identifier, may be NULL for the primary process.
1919  * @param mr_ctrl
1920  *   Pointer to per-queue MR control structure.
1921  * @param mbuf
1922  *   Pointer to mbuf.
1923  *
1924  * @return
1925  *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
1926  */
1927 uint32_t
1928 mlx5_mr_mb2mr(struct mlx5_common_device *cdev, struct mlx5_mp_id *mp_id,
1929               struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl, struct rte_mbuf *mbuf)
1930 {
1931         uint32_t lkey;
1932
1933         /* Check generation bit to see if there's any change on existing MRs. */
1934         if (unlikely(*mr_ctrl->dev_gen_ptr != mr_ctrl->cur_gen))
1935                 mlx5_mr_flush_local_cache(mr_ctrl);
1936         /* Linear search on MR cache array. */
1937         lkey = mlx5_mr_lookup_lkey(mr_ctrl->cache, &mr_ctrl->mru,
1938                                    MLX5_MR_CACHE_N, (uintptr_t)mbuf->buf_addr);
1939         if (likely(lkey != UINT32_MAX))
1940                 return lkey;
1941         /* Take slower bottom-half on miss. */
1942         return mlx5_mr_mb2mr_bh(cdev, mp_id, mr_ctrl, mbuf);
1943 }