drivers/net/mlx4/mlx4_mr.c

   1 /* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   2  * Copyright 2017 6WIND S.A.
   3  * Copyright 2017 Mellanox Technologies, Ltd
   4  */
   5
   6 /**
   7  * @file
   8  * Memory management functions for mlx4 driver.
   9  */
  10
  11 #include <assert.h>
  12 #include <errno.h>
  13 #include <inttypes.h>
  14 #include <stddef.h>
  15 #include <stdint.h>
  16 #include <string.h>
  17
  18 /* Verbs headers do not support -pedantic. */
  19 #ifdef PEDANTIC
  20 #pragma GCC diagnostic ignored "-Wpedantic"
  21 #endif
  22 #include <infiniband/verbs.h>
  23 #ifdef PEDANTIC
  24 #pragma GCC diagnostic error "-Wpedantic"
  25 #endif
  26
  27 #include <rte_branch_prediction.h>
  28 #include <rte_common.h>
  29 #include <rte_errno.h>
  30 #include <rte_malloc.h>
  31 #include <rte_memory.h>
  32 #include <rte_mempool.h>
  33 #include <rte_rwlock.h>
  34
  35 #include "mlx4_glue.h"
  36 #include "mlx4_mr.h"
  37 #include "mlx4_rxtx.h"
  38 #include "mlx4_utils.h"
  39
  40 struct mr_find_contig_memsegs_data {
  41         uintptr_t addr;
  42         uintptr_t start;
  43         uintptr_t end;
  44         const struct rte_memseg_list *msl;
  45 };
  46
  47 struct mr_update_mp_data {
  48         struct rte_eth_dev *dev;
  49         struct mlx4_mr_ctrl *mr_ctrl;
  50         int ret;
  51 };
  52
  53 /**
  54  * Expand B-tree table to a given size. Can't be called with holding
  55  * memory_hotplug_lock or priv->mr.rwlock due to rte_realloc().
  56  *
  57  * @param bt
  58  *   Pointer to B-tree structure.
  59  * @param n
  60  *   Number of entries for expansion.
  61  *
  62  * @return
  63  *   0 on success, -1 on failure.
  64  */
  65 static int
  66 mr_btree_expand(struct mlx4_mr_btree *bt, int n)
  67 {
  68         void *mem;
  69         int ret = 0;
  70
  71         if (n <= bt->size)
  72                 return ret;
  73         /*
  74          * Downside of directly using rte_realloc() is that SOCKET_ID_ANY is
  75          * used inside if there's no room to expand. Because this is a quite
  76          * rare case and a part of very slow path, it is very acceptable.
  77          * Initially cache_bh[] will be given practically enough space and once
  78          * it is expanded, expansion wouldn't be needed again ever.
  79          */
  80         mem = rte_realloc(bt->table, n * sizeof(struct mlx4_mr_cache), 0);
  81         if (mem == NULL) {
  82                 /* Not an error, B-tree search will be skipped. */
  83                 WARN("failed to expand MR B-tree (%p) table", (void *)bt);
  84                 ret = -1;
  85         } else {
  86                 DEBUG("expanded MR B-tree table (size=%u)", n);
  87                 bt->table = mem;
  88                 bt->size = n;
  89         }
  90         return ret;
  91 }
  92
  93 /**
  94  * Look up LKey from given B-tree lookup table, store the last index and return
  95  * searched LKey.
  96  *
  97  * @param bt
  98  *   Pointer to B-tree structure.
  99  * @param[out] idx
 100  *   Pointer to index. Even on search failure, returns index where it stops
 101  *   searching so that index can be used when inserting a new entry.
 102  * @param addr
 103  *   Search key.
 104  *
 105  * @return
 106  *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
 107  */
 108 static uint32_t
 109 mr_btree_lookup(struct mlx4_mr_btree *bt, uint16_t *idx, uintptr_t addr)
 110 {
 111         struct mlx4_mr_cache *lkp_tbl;
 112         uint16_t n;
 113         uint16_t base = 0;
 114
 115         assert(bt != NULL);
 116         lkp_tbl = *bt->table;
 117         n = bt->len;
 118         /* First entry must be NULL for comparison. */
 119         assert(bt->len > 0 || (lkp_tbl[0].start == 0 &&
 120                                lkp_tbl[0].lkey == UINT32_MAX));
 121         /* Binary search. */
 122         do {
 123                 register uint16_t delta = n >> 1;
 124
 125                 if (addr < lkp_tbl[base + delta].start) {
 126                         n = delta;
 127                 } else {
 128                         base += delta;
 129                         n -= delta;
 130                 }
 131         } while (n > 1);
 132         assert(addr >= lkp_tbl[base].start);
 133         *idx = base;
 134         if (addr < lkp_tbl[base].end)
 135                 return lkp_tbl[base].lkey;
 136         /* Not found. */
 137         return UINT32_MAX;
 138 }
 139
 140 /**
 141  * Insert an entry to B-tree lookup table.
 142  *
 143  * @param bt
 144  *   Pointer to B-tree structure.
 145  * @param entry
 146  *   Pointer to new entry to insert.
 147  *
 148  * @return
 149  *   0 on success, -1 on failure.
 150  */
 151 static int
 152 mr_btree_insert(struct mlx4_mr_btree *bt, struct mlx4_mr_cache *entry)
 153 {
 154         struct mlx4_mr_cache *lkp_tbl;
 155         uint16_t idx = 0;
 156         size_t shift;
 157
 158         assert(bt != NULL);
 159         assert(bt->len <= bt->size);
 160         assert(bt->len > 0);
 161         lkp_tbl = *bt->table;
 162         /* Find out the slot for insertion. */
 163         if (mr_btree_lookup(bt, &idx, entry->start) != UINT32_MAX) {
 164                 DEBUG("abort insertion to B-tree(%p): already exist at"
 165                       " idx=%u [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR ") lkey=0x%x",
 166                       (void *)bt, idx, entry->start, entry->end, entry->lkey);
 167                 /* Already exist, return. */
 168                 return 0;
 169         }
 170         /* If table is full, return error. */
 171         if (unlikely(bt->len == bt->size)) {
 172                 bt->overflow = 1;
 173                 return -1;
 174         }
 175         /* Insert entry. */
 176         ++idx;
 177         shift = (bt->len - idx) * sizeof(struct mlx4_mr_cache);
 178         if (shift)
 179                 memmove(&lkp_tbl[idx + 1], &lkp_tbl[idx], shift);
 180         lkp_tbl[idx] = *entry;
 181         bt->len++;
 182         DEBUG("inserted B-tree(%p)[%u],"
 183               " [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR ") lkey=0x%x",
 184               (void *)bt, idx, entry->start, entry->end, entry->lkey);
 185         return 0;
 186 }
 187
 188 /**
 189  * Initialize B-tree and allocate memory for lookup table.
 190  *
 191  * @param bt
 192  *   Pointer to B-tree structure.
 193  * @param n
 194  *   Number of entries to allocate.
 195  * @param socket
 196  *   NUMA socket on which memory must be allocated.
 197  *
 198  * @return
 199  *   0 on success, a negative errno value otherwise and rte_errno is set.
 200  */
 201 int
 202 mlx4_mr_btree_init(struct mlx4_mr_btree *bt, int n, int socket)
 203 {
 204         if (bt == NULL) {
 205                 rte_errno = EINVAL;
 206                 return -rte_errno;
 207         }
 208         memset(bt, 0, sizeof(*bt));
 209         bt->table = rte_calloc_socket("B-tree table",
 210                                       n, sizeof(struct mlx4_mr_cache),
 211                                       0, socket);
 212         if (bt->table == NULL) {
 213                 rte_errno = ENOMEM;
 214                 ERROR("failed to allocate memory for btree cache on socket %d",
 215                       socket);
 216                 return -rte_errno;
 217         }
 218         bt->size = n;
 219         /* First entry must be NULL for binary search. */
 220         (*bt->table)[bt->len++] = (struct mlx4_mr_cache) {
 221                 .lkey = UINT32_MAX,
 222         };
 223         DEBUG("initialized B-tree %p with table %p",
 224               (void *)bt, (void *)bt->table);
 225         return 0;
 226 }
 227
 228 /**
 229  * Free B-tree resources.
 230  *
 231  * @param bt
 232  *   Pointer to B-tree structure.
 233  */
 234 void
 235 mlx4_mr_btree_free(struct mlx4_mr_btree *bt)
 236 {
 237         if (bt == NULL)
 238                 return;
 239         DEBUG("freeing B-tree %p with table %p", (void *)bt, (void *)bt->table);
 240         rte_free(bt->table);
 241         memset(bt, 0, sizeof(*bt));
 242 }
 243
 244 #ifndef NDEBUG
 245 /**
 246  * Dump all the entries in a B-tree
 247  *
 248  * @param bt
 249  *   Pointer to B-tree structure.
 250  */
 251 void
 252 mlx4_mr_btree_dump(struct mlx4_mr_btree *bt)
 253 {
 254         int idx;
 255         struct mlx4_mr_cache *lkp_tbl;
 256
 257         if (bt == NULL)
 258                 return;
 259         lkp_tbl = *bt->table;
 260         for (idx = 0; idx < bt->len; ++idx) {
 261                 struct mlx4_mr_cache *entry = &lkp_tbl[idx];
 262
 263                 DEBUG("B-tree(%p)[%u],"
 264                       " [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR ") lkey=0x%x",
 265                       (void *)bt, idx, entry->start, entry->end, entry->lkey);
 266         }
 267 }
 268 #endif
 269
 270 /**
 271  * Find virtually contiguous memory chunk in a given MR.
 272  *
 273  * @param dev
 274  *   Pointer to MR structure.
 275  * @param[out] entry
 276  *   Pointer to returning MR cache entry. If not found, this will not be
 277  *   updated.
 278  * @param start_idx
 279  *   Start index of the memseg bitmap.
 280  *
 281  * @return
 282  *   Next index to go on lookup.
 283  */
 284 static int
 285 mr_find_next_chunk(struct mlx4_mr *mr, struct mlx4_mr_cache *entry,
 286                    int base_idx)
 287 {
 288         uintptr_t start = 0;
 289         uintptr_t end = 0;
 290         uint32_t idx = 0;
 291
 292         /* MR for external memory doesn't have memseg list. */
 293         if (mr->msl == NULL) {
 294                 struct ibv_mr *ibv_mr = mr->ibv_mr;
 295
 296                 assert(mr->ms_bmp_n == 1);
 297                 assert(mr->ms_n == 1);
 298                 assert(base_idx == 0);
 299                 /*
 300                  * Can't search it from memseg list but get it directly from
 301                  * verbs MR as there's only one chunk.
 302                  */
 303                 entry->start = (uintptr_t)ibv_mr->addr;
 304                 entry->end = (uintptr_t)ibv_mr->addr + mr->ibv_mr->length;
 305                 entry->lkey = rte_cpu_to_be_32(mr->ibv_mr->lkey);
 306                 /* Returning 1 ends iteration. */
 307                 return 1;
 308         }
 309         for (idx = base_idx; idx < mr->ms_bmp_n; ++idx) {
 310                 if (rte_bitmap_get(mr->ms_bmp, idx)) {
 311                         const struct rte_memseg_list *msl;
 312                         const struct rte_memseg *ms;
 313
 314                         msl = mr->msl;
 315                         ms = rte_fbarray_get(&msl->memseg_arr,
 316                                              mr->ms_base_idx + idx);
 317                         assert(msl->page_sz == ms->hugepage_sz);
 318                         if (!start)
 319                                 start = ms->addr_64;
 320                         end = ms->addr_64 + ms->hugepage_sz;
 321                 } else if (start) {
 322                         /* Passed the end of a fragment. */
 323                         break;
 324                 }
 325         }
 326         if (start) {
 327                 /* Found one chunk. */
 328                 entry->start = start;
 329                 entry->end = end;
 330                 entry->lkey = rte_cpu_to_be_32(mr->ibv_mr->lkey);
 331         }
 332         return idx;
 333 }
 334
 335 /**
 336  * Insert a MR to the global B-tree cache. It may fail due to low-on-memory.
 337  * Then, this entry will have to be searched by mr_lookup_dev_list() in
 338  * mlx4_mr_create() on miss.
 339  *
 340  * @param dev
 341  *   Pointer to Ethernet device.
 342  * @param mr
 343  *   Pointer to MR to insert.
 344  *
 345  * @return
 346  *   0 on success, -1 on failure.
 347  */
 348 static int
 349 mr_insert_dev_cache(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx4_mr *mr)
 350 {
 351         struct mlx4_priv *priv = dev->data->dev_private;
 352         unsigned int n;
 353
 354         DEBUG("port %u inserting MR(%p) to global cache",
 355               dev->data->port_id, (void *)mr);
 356         for (n = 0; n < mr->ms_bmp_n; ) {
 357                 struct mlx4_mr_cache entry;
 358
 359                 memset(&entry, 0, sizeof(entry));
 360                 /* Find a contiguous chunk and advance the index. */
 361                 n = mr_find_next_chunk(mr, &entry, n);
 362                 if (!entry.end)
 363                         break;
 364                 if (mr_btree_insert(&priv->mr.cache, &entry) < 0) {
 365                         /*
 366                          * Overflowed, but the global table cannot be expanded
 367                          * because of deadlock.
 368                          */
 369                         return -1;
 370                 }
 371         }
 372         return 0;
 373 }
 374
 375 /**
 376  * Look up address in the original global MR list.
 377  *
 378  * @param dev
 379  *   Pointer to Ethernet device.
 380  * @param[out] entry
 381  *   Pointer to returning MR cache entry. If no match, this will not be updated.
 382  * @param addr
 383  *   Search key.
 384  *
 385  * @return
 386  *   Found MR on match, NULL otherwise.
 387  */
 388 static struct mlx4_mr *
 389 mr_lookup_dev_list(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx4_mr_cache *entry,
 390                    uintptr_t addr)
 391 {
 392         struct mlx4_priv *priv = dev->data->dev_private;
 393         struct mlx4_mr *mr;
 394
 395         /* Iterate all the existing MRs. */
 396         LIST_FOREACH(mr, &priv->mr.mr_list, mr) {
 397                 unsigned int n;
 398
 399                 if (mr->ms_n == 0)
 400                         continue;
 401                 for (n = 0; n < mr->ms_bmp_n; ) {
 402                         struct mlx4_mr_cache ret;
 403
 404                         memset(&ret, 0, sizeof(ret));
 405                         n = mr_find_next_chunk(mr, &ret, n);
 406                         if (addr >= ret.start && addr < ret.end) {
 407                                 /* Found. */
 408                                 *entry = ret;
 409                                 return mr;
 410                         }
 411                 }
 412         }
 413         return NULL;
 414 }
 415
 416 /**
 417  * Look up address on device.
 418  *
 419  * @param dev
 420  *   Pointer to Ethernet device.
 421  * @param[out] entry
 422  *   Pointer to returning MR cache entry. If no match, this will not be updated.
 423  * @param addr
 424  *   Search key.
 425  *
 426  * @return
 427  *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on failure and rte_errno is set.
 428  */
 429 static uint32_t
 430 mr_lookup_dev(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx4_mr_cache *entry,
 431               uintptr_t addr)
 432 {
 433         struct mlx4_priv *priv = dev->data->dev_private;
 434         uint16_t idx;
 435         uint32_t lkey = UINT32_MAX;
 436         struct mlx4_mr *mr;
 437
 438         /*
 439          * If the global cache has overflowed since it failed to expand the
 440          * B-tree table, it can't have all the existing MRs. Then, the address
 441          * has to be searched by traversing the original MR list instead, which
 442          * is very slow path. Otherwise, the global cache is all inclusive.
 443          */
 444         if (!unlikely(priv->mr.cache.overflow)) {
 445                 lkey = mr_btree_lookup(&priv->mr.cache, &idx, addr);
 446                 if (lkey != UINT32_MAX)
 447                         *entry = (*priv->mr.cache.table)[idx];
 448         } else {
 449                 /* Falling back to the slowest path. */
 450                 mr = mr_lookup_dev_list(dev, entry, addr);
 451                 if (mr != NULL)
 452                         lkey = entry->lkey;
 453         }
 454         assert(lkey == UINT32_MAX || (addr >= entry->start &&
 455                                       addr < entry->end));
 456         return lkey;
 457 }
 458
 459 /**
 460  * Free MR resources. MR lock must not be held to avoid a deadlock. rte_free()
 461  * can raise memory free event and the callback function will spin on the lock.
 462  *
 463  * @param mr
 464  *   Pointer to MR to free.
 465  */
 466 static void
 467 mr_free(struct mlx4_mr *mr)
 468 {
 469         if (mr == NULL)
 470                 return;
 471         DEBUG("freeing MR(%p):", (void *)mr);
 472         if (mr->ibv_mr != NULL)
 473                 claim_zero(mlx4_glue->dereg_mr(mr->ibv_mr));
 474         if (mr->ms_bmp != NULL)
 475                 rte_bitmap_free(mr->ms_bmp);
 476         rte_free(mr);
 477 }
 478
 479 /**
 480  * Release resources of detached MR having no online entry.
 481  *
 482  * @param dev
 483  *   Pointer to Ethernet device.
 484  */
 485 static void
 486 mlx4_mr_garbage_collect(struct rte_eth_dev *dev)
 487 {
 488         struct mlx4_priv *priv = dev->data->dev_private;
 489         struct mlx4_mr *mr_next;
 490         struct mlx4_mr_list free_list = LIST_HEAD_INITIALIZER(free_list);
 491
 492         /* Must be called from the primary process. */
 493         assert(rte_eal_process_type() == RTE_PROC_PRIMARY);
 494         /*
 495          * MR can't be freed with holding the lock because rte_free() could call
 496          * memory free callback function. This will be a deadlock situation.
 497          */
 498         rte_rwlock_write_lock(&priv->mr.rwlock);
 499         /* Detach the whole free list and release it after unlocking. */
 500         free_list = priv->mr.mr_free_list;
 501         LIST_INIT(&priv->mr.mr_free_list);
 502         rte_rwlock_write_unlock(&priv->mr.rwlock);
 503         /* Release resources. */
 504         mr_next = LIST_FIRST(&free_list);
 505         while (mr_next != NULL) {
 506                 struct mlx4_mr *mr = mr_next;
 507
 508                 mr_next = LIST_NEXT(mr, mr);
 509                 mr_free(mr);
 510         }
 511 }
 512
 513 /* Called during rte_memseg_contig_walk() by mlx4_mr_create(). */
 514 static int
 515 mr_find_contig_memsegs_cb(const struct rte_memseg_list *msl,
 516                           const struct rte_memseg *ms, size_t len, void *arg)
 517 {
 518         struct mr_find_contig_memsegs_data *data = arg;
 519
 520         if (data->addr < ms->addr_64 || data->addr >= ms->addr_64 + len)
 521                 return 0;
 522         /* Found, save it and stop walking. */
 523         data->start = ms->addr_64;
 524         data->end = ms->addr_64 + len;
 525         data->msl = msl;
 526         return 1;
 527 }
 528
 529 /**
 530  * Create a new global Memory Region (MR) for a missing virtual address.
 531  * This API should be called on a secondary process, then a request is sent to
 532  * the primary process in order to create a MR for the address. As the global MR
 533  * list is on the shared memory, following LKey lookup should succeed unless the
 534  * request fails.
 535  *
 536  * @param dev
 537  *   Pointer to Ethernet device.
 538  * @param[out] entry
 539  *   Pointer to returning MR cache entry, found in the global cache or newly
 540  *   created. If failed to create one, this will not be updated.
 541  * @param addr
 542  *   Target virtual address to register.
 543  *
 544  * @return
 545  *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on failure and rte_errno is set.
 546  */
 547 static uint32_t
 548 mlx4_mr_create_secondary(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx4_mr_cache *entry,
 549                          uintptr_t addr)
 550 {
 551         struct mlx4_priv *priv = dev->data->dev_private;
 552         int ret;
 553
 554         DEBUG("port %u requesting MR creation for address (%p)",
 555               dev->data->port_id, (void *)addr);
 556         ret = mlx4_mp_req_mr_create(dev, addr);
 557         if (ret) {
 558                 DEBUG("port %u fail to request MR creation for address (%p)",
 559                       dev->data->port_id, (void *)addr);
 560                 return UINT32_MAX;
 561         }
 562         rte_rwlock_read_lock(&priv->mr.rwlock);
 563         /* Fill in output data. */
 564         mr_lookup_dev(dev, entry, addr);
 565         /* Lookup can't fail. */
 566         assert(entry->lkey != UINT32_MAX);
 567         rte_rwlock_read_unlock(&priv->mr.rwlock);
 568         DEBUG("port %u MR CREATED by primary process for %p:\n"
 569               "  [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "), lkey=0x%x",
 570               dev->data->port_id, (void *)addr,
 571               entry->start, entry->end, entry->lkey);
 572         return entry->lkey;
 573 }
 574
 575 /**
 576  * Create a new global Memory Region (MR) for a missing virtual address.
 577  * Register entire virtually contiguous memory chunk around the address.
 578  * This must be called from the primary process.
 579  *
 580  * @param dev
 581  *   Pointer to Ethernet device.
 582  * @param[out] entry
 583  *   Pointer to returning MR cache entry, found in the global cache or newly
 584  *   created. If failed to create one, this will not be updated.
 585  * @param addr
 586  *   Target virtual address to register.
 587  *
 588  * @return
 589  *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on failure and rte_errno is set.
 590  */
 591 uint32_t
 592 mlx4_mr_create_primary(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx4_mr_cache *entry,
 593                        uintptr_t addr)
 594 {
 595         struct mlx4_priv *priv = dev->data->dev_private;
 596         const struct rte_memseg_list *msl;
 597         const struct rte_memseg *ms;
 598         struct mlx4_mr *mr = NULL;
 599         size_t len;
 600         uint32_t ms_n;
 601         uint32_t bmp_size;
 602         void *bmp_mem;
 603         int ms_idx_shift = -1;
 604         unsigned int n;
 605         struct mr_find_contig_memsegs_data data = {
 606                 .addr = addr,
 607         };
 608         struct mr_find_contig_memsegs_data data_re;
 609
 610         DEBUG("port %u creating a MR using address (%p)",
 611               dev->data->port_id, (void *)addr);
 612         /*
 613          * Release detached MRs if any. This can't be called with holding either
 614          * memory_hotplug_lock or priv->mr.rwlock. MRs on the free list have
 615          * been detached by the memory free event but it couldn't be released
 616          * inside the callback due to deadlock. As a result, releasing resources
 617          * is quite opportunistic.
 618          */
 619         mlx4_mr_garbage_collect(dev);
 620         /*
 621          * If enabled, find out a contiguous virtual address chunk in use, to
 622          * which the given address belongs, in order to register maximum range.
 623          * In the best case where mempools are not dynamically recreated and
 624          * '--socket-mem' is specified as an EAL option, it is very likely to
 625          * have only one MR(LKey) per a socket and per a hugepage-size even
 626          * though the system memory is highly fragmented. As the whole memory
 627          * chunk will be pinned by kernel, it can't be reused unless entire
 628          * chunk is freed from EAL.
 629          *
 630          * If disabled, just register one memseg (page). Then, memory
 631          * consumption will be minimized but it may drop performance if there
 632          * are many MRs to lookup on the datapath.
 633          */
 634         if (!priv->mr_ext_memseg_en) {
 635                 data.msl = rte_mem_virt2memseg_list((void *)addr);
 636                 data.start = RTE_ALIGN_FLOOR(addr, data.msl->page_sz);
 637                 data.end = data.start + data.msl->page_sz;
 638         } else if (!rte_memseg_contig_walk(mr_find_contig_memsegs_cb, &data)) {
 639                 WARN("port %u unable to find virtually contiguous"
 640                      " chunk for address (%p)."
 641                      " rte_memseg_contig_walk() failed.",
 642                      dev->data->port_id, (void *)addr);
 643                 rte_errno = ENXIO;
 644                 goto err_nolock;
 645         }
 646 alloc_resources:
 647         /* Addresses must be page-aligned. */
 648         assert(rte_is_aligned((void *)data.start, data.msl->page_sz));
 649         assert(rte_is_aligned((void *)data.end, data.msl->page_sz));
 650         msl = data.msl;
 651         ms = rte_mem_virt2memseg((void *)data.start, msl);
 652         len = data.end - data.start;
 653         assert(msl->page_sz == ms->hugepage_sz);
 654         /* Number of memsegs in the range. */
 655         ms_n = len / msl->page_sz;
 656         DEBUG("port %u extending %p to [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "),"
 657               " page_sz=0x%" PRIx64 ", ms_n=%u",
 658               dev->data->port_id, (void *)addr,
 659               data.start, data.end, msl->page_sz, ms_n);
 660         /* Size of memory for bitmap. */
 661         bmp_size = rte_bitmap_get_memory_footprint(ms_n);
 662         mr = rte_zmalloc_socket(NULL,
 663                                 RTE_ALIGN_CEIL(sizeof(*mr),
 664                                                RTE_CACHE_LINE_SIZE) +
 665                                 bmp_size,
 666                                 RTE_CACHE_LINE_SIZE, msl->socket_id);
 667         if (mr == NULL) {
 668                 WARN("port %u unable to allocate memory for a new MR of"
 669                      " address (%p).",
 670                      dev->data->port_id, (void *)addr);
 671                 rte_errno = ENOMEM;
 672                 goto err_nolock;
 673         }
 674         mr->msl = msl;
 675         /*
 676          * Save the index of the first memseg and initialize memseg bitmap. To
 677          * see if a memseg of ms_idx in the memseg-list is still valid, check:
 678          *      rte_bitmap_get(mr->bmp, ms_idx - mr->ms_base_idx)
 679          */
 680         mr->ms_base_idx = rte_fbarray_find_idx(&msl->memseg_arr, ms);
 681         bmp_mem = RTE_PTR_ALIGN_CEIL(mr + 1, RTE_CACHE_LINE_SIZE);
 682         mr->ms_bmp = rte_bitmap_init(ms_n, bmp_mem, bmp_size);
 683         if (mr->ms_bmp == NULL) {
 684                 WARN("port %u unable to initialize bitmap for a new MR of"
 685                      " address (%p).",
 686                      dev->data->port_id, (void *)addr);
 687                 rte_errno = EINVAL;
 688                 goto err_nolock;
 689         }
 690         /*
 691          * Should recheck whether the extended contiguous chunk is still valid.
 692          * Because memory_hotplug_lock can't be held if there's any memory
 693          * related calls in a critical path, resource allocation above can't be
 694          * locked. If the memory has been changed at this point, try again with
 695          * just single page. If not, go on with the big chunk atomically from
 696          * here.
 697          */
 698         rte_mcfg_mem_read_lock();
 699         data_re = data;
 700         if (len > msl->page_sz &&
 701             !rte_memseg_contig_walk(mr_find_contig_memsegs_cb, &data_re)) {
 702                 WARN("port %u unable to find virtually contiguous"
 703                      " chunk for address (%p)."
 704                      " rte_memseg_contig_walk() failed.",
 705                      dev->data->port_id, (void *)addr);
 706                 rte_errno = ENXIO;
 707                 goto err_memlock;
 708         }
 709         if (data.start != data_re.start || data.end != data_re.end) {
 710                 /*
 711                  * The extended contiguous chunk has been changed. Try again
 712                  * with single memseg instead.
 713                  */
 714                 data.start = RTE_ALIGN_FLOOR(addr, msl->page_sz);
 715                 data.end = data.start + msl->page_sz;
 716                 rte_mcfg_mem_read_unlock();
 717                 mr_free(mr);
 718                 goto alloc_resources;
 719         }
 720         assert(data.msl == data_re.msl);
 721         rte_rwlock_write_lock(&priv->mr.rwlock);
 722         /*
 723          * Check the address is really missing. If other thread already created
 724          * one or it is not found due to overflow, abort and return.
 725          */
 726         if (mr_lookup_dev(dev, entry, addr) != UINT32_MAX) {
 727                 /*
 728                  * Insert to the global cache table. It may fail due to
 729                  * low-on-memory. Then, this entry will have to be searched
 730                  * here again.
 731                  */
 732                 mr_btree_insert(&priv->mr.cache, entry);
 733                 DEBUG("port %u found MR for %p on final lookup, abort",
 734                       dev->data->port_id, (void *)addr);
 735                 rte_rwlock_write_unlock(&priv->mr.rwlock);
 736                 rte_mcfg_mem_read_unlock();
 737                 /*
 738                  * Must be unlocked before calling rte_free() because
 739                  * mlx4_mr_mem_event_free_cb() can be called inside.
 740                  */
 741                 mr_free(mr);
 742                 return entry->lkey;
 743         }
 744         /*
 745          * Trim start and end addresses for verbs MR. Set bits for registering
 746          * memsegs but exclude already registered ones. Bitmap can be
 747          * fragmented.
 748          */
 749         for (n = 0; n < ms_n; ++n) {
 750                 uintptr_t start;
 751                 struct mlx4_mr_cache ret;
 752
 753                 memset(&ret, 0, sizeof(ret));
 754                 start = data_re.start + n * msl->page_sz;
 755                 /* Exclude memsegs already registered by other MRs. */
 756                 if (mr_lookup_dev(dev, &ret, start) == UINT32_MAX) {
 757                         /*
 758                          * Start from the first unregistered memseg in the
 759                          * extended range.
 760                          */
 761                         if (ms_idx_shift == -1) {
 762                                 mr->ms_base_idx += n;
 763                                 data.start = start;
 764                                 ms_idx_shift = n;
 765                         }
 766                         data.end = start + msl->page_sz;
 767                         rte_bitmap_set(mr->ms_bmp, n - ms_idx_shift);
 768                         ++mr->ms_n;
 769                 }
 770         }
 771         len = data.end - data.start;
 772         mr->ms_bmp_n = len / msl->page_sz;
 773         assert(ms_idx_shift + mr->ms_bmp_n <= ms_n);
 774         /*
 775          * Finally create a verbs MR for the memory chunk. ibv_reg_mr() can be
 776          * called with holding the memory lock because it doesn't use
 777          * mlx4_alloc_buf_extern() which eventually calls rte_malloc_socket()
 778          * through mlx4_alloc_verbs_buf().
 779          */
 780         mr->ibv_mr = mlx4_glue->reg_mr(priv->pd, (void *)data.start, len,
 781                                        IBV_ACCESS_LOCAL_WRITE);
 782         if (mr->ibv_mr == NULL) {
 783                 WARN("port %u fail to create a verbs MR for address (%p)",
 784                      dev->data->port_id, (void *)addr);
 785                 rte_errno = EINVAL;
 786                 goto err_mrlock;
 787         }
 788         assert((uintptr_t)mr->ibv_mr->addr == data.start);
 789         assert(mr->ibv_mr->length == len);
 790         LIST_INSERT_HEAD(&priv->mr.mr_list, mr, mr);
 791         DEBUG("port %u MR CREATED (%p) for %p:\n"
 792               "  [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "),"
 793               " lkey=0x%x base_idx=%u ms_n=%u, ms_bmp_n=%u",
 794               dev->data->port_id, (void *)mr, (void *)addr,
 795               data.start, data.end, rte_cpu_to_be_32(mr->ibv_mr->lkey),
 796               mr->ms_base_idx, mr->ms_n, mr->ms_bmp_n);
 797         /* Insert to the global cache table. */
 798         mr_insert_dev_cache(dev, mr);
 799         /* Fill in output data. */
 800         mr_lookup_dev(dev, entry, addr);
 801         /* Lookup can't fail. */
 802         assert(entry->lkey != UINT32_MAX);
 803         rte_rwlock_write_unlock(&priv->mr.rwlock);
 804         rte_mcfg_mem_read_unlock();
 805         return entry->lkey;
 806 err_mrlock:
 807         rte_rwlock_write_unlock(&priv->mr.rwlock);
 808 err_memlock:
 809         rte_mcfg_mem_read_unlock();
 810 err_nolock:
 811         /*
 812          * In case of error, as this can be called in a datapath, a warning
 813          * message per an error is preferable instead. Must be unlocked before
 814          * calling rte_free() because mlx4_mr_mem_event_free_cb() can be called
 815          * inside.
 816          */
 817         mr_free(mr);
 818         return UINT32_MAX;
 819 }
 820
 821 /**
 822  * Create a new global Memory Region (MR) for a missing virtual address.
 823  * This can be called from primary and secondary process.
 824  *
 825  * @param dev
 826  *   Pointer to Ethernet device.
 827  * @param[out] entry
 828  *   Pointer to returning MR cache entry, found in the global cache or newly
 829  *   created. If failed to create one, this will not be updated.
 830  * @param addr
 831  *   Target virtual address to register.
 832  *
 833  * @return
 834  *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on failure and rte_errno is set.
 835  */
 836 static uint32_t
 837 mlx4_mr_create(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx4_mr_cache *entry,
 838                uintptr_t addr)
 839 {
 840         uint32_t ret = 0;
 841
 842         switch (rte_eal_process_type()) {
 843         case RTE_PROC_PRIMARY:
 844                 ret = mlx4_mr_create_primary(dev, entry, addr);
 845                 break;
 846         case RTE_PROC_SECONDARY:
 847                 ret = mlx4_mr_create_secondary(dev, entry, addr);
 848                 break;
 849         default:
 850                 break;
 851         }
 852         return ret;
 853 }
 854
 855 /**
 856  * Rebuild the global B-tree cache of device from the original MR list.
 857  *
 858  * @param dev
 859  *   Pointer to Ethernet device.
 860  */
 861 static void
 862 mr_rebuild_dev_cache(struct rte_eth_dev *dev)
 863 {
 864         struct mlx4_priv *priv = dev->data->dev_private;
 865         struct mlx4_mr *mr;
 866
 867         DEBUG("port %u rebuild dev cache[]", dev->data->port_id);
 868         /* Flush cache to rebuild. */
 869         priv->mr.cache.len = 1;
 870         priv->mr.cache.overflow = 0;
 871         /* Iterate all the existing MRs. */
 872         LIST_FOREACH(mr, &priv->mr.mr_list, mr)
 873                 if (mr_insert_dev_cache(dev, mr) < 0)
 874                         return;
 875 }
 876
 877 /**
 878  * Callback for memory free event. Iterate freed memsegs and check whether it
 879  * belongs to an existing MR. If found, clear the bit from bitmap of MR. As a
 880  * result, the MR would be fragmented. If it becomes empty, the MR will be freed
 881  * later by mlx4_mr_garbage_collect().
 882  *
 883  * The global cache must be rebuilt if there's any change and this event has to
 884  * be propagated to dataplane threads to flush the local caches.
 885  *
 886  * @param dev
 887  *   Pointer to Ethernet device.
 888  * @param addr
 889  *   Address of freed memory.
 890  * @param len
 891  *   Size of freed memory.
 892  */
 893 static void
 894 mlx4_mr_mem_event_free_cb(struct rte_eth_dev *dev, const void *addr, size_t len)
 895 {
 896         struct mlx4_priv *priv = dev->data->dev_private;
 897         const struct rte_memseg_list *msl;
 898         struct mlx4_mr *mr;
 899         int ms_n;
 900         int i;
 901         int rebuild = 0;
 902
 903         DEBUG("port %u free callback: addr=%p, len=%zu",
 904               dev->data->port_id, addr, len);
 905         msl = rte_mem_virt2memseg_list(addr);
 906         /* addr and len must be page-aligned. */
 907         assert((uintptr_t)addr == RTE_ALIGN((uintptr_t)addr, msl->page_sz));
 908         assert(len == RTE_ALIGN(len, msl->page_sz));
 909         ms_n = len / msl->page_sz;
 910         rte_rwlock_write_lock(&priv->mr.rwlock);
 911         /* Clear bits of freed memsegs from MR. */
 912         for (i = 0; i < ms_n; ++i) {
 913                 const struct rte_memseg *ms;
 914                 struct mlx4_mr_cache entry;
 915                 uintptr_t start;
 916                 int ms_idx;
 917                 uint32_t pos;
 918
 919                 /* Find MR having this memseg. */
 920                 start = (uintptr_t)addr + i * msl->page_sz;
 921                 mr = mr_lookup_dev_list(dev, &entry, start);
 922                 if (mr == NULL)
 923                         continue;
 924                 assert(mr->msl); /* Can't be external memory. */
 925                 ms = rte_mem_virt2memseg((void *)start, msl);
 926                 assert(ms != NULL);
 927                 assert(msl->page_sz == ms->hugepage_sz);
 928                 ms_idx = rte_fbarray_find_idx(&msl->memseg_arr, ms);
 929                 pos = ms_idx - mr->ms_base_idx;
 930                 assert(rte_bitmap_get(mr->ms_bmp, pos));
 931                 assert(pos < mr->ms_bmp_n);
 932                 DEBUG("port %u MR(%p): clear bitmap[%u] for addr %p",
 933                       dev->data->port_id, (void *)mr, pos, (void *)start);
 934                 rte_bitmap_clear(mr->ms_bmp, pos);
 935                 if (--mr->ms_n == 0) {
 936                         LIST_REMOVE(mr, mr);
 937                         LIST_INSERT_HEAD(&priv->mr.mr_free_list, mr, mr);
 938                         DEBUG("port %u remove MR(%p) from list",
 939                               dev->data->port_id, (void *)mr);
 940                 }
 941                 /*
 942                  * MR is fragmented or will be freed. the global cache must be
 943                  * rebuilt.
 944                  */
 945                 rebuild = 1;
 946         }
 947         if (rebuild) {
 948                 mr_rebuild_dev_cache(dev);
 949                 /*
 950                  * Flush local caches by propagating invalidation across cores.
 951                  * rte_smp_wmb() is enough to synchronize this event. If one of
 952                  * freed memsegs is seen by other core, that means the memseg
 953                  * has been allocated by allocator, which will come after this
 954                  * free call. Therefore, this store instruction (incrementing
 955                  * generation below) will be guaranteed to be seen by other core
 956                  * before the core sees the newly allocated memory.
 957                  */
 958                 ++priv->mr.dev_gen;
 959                 DEBUG("broadcasting local cache flush, gen=%d",
 960                       priv->mr.dev_gen);
 961                 rte_smp_wmb();
 962         }
 963         rte_rwlock_write_unlock(&priv->mr.rwlock);
 964 #ifndef NDEBUG
 965         if (rebuild)
 966                 mlx4_mr_dump_dev(dev);
 967 #endif
 968 }
 969
 970 /**
 971  * Callback for memory event.
 972  *
 973  * @param event_type
 974  *   Memory event type.
 975  * @param addr
 976  *   Address of memory.
 977  * @param len
 978  *   Size of memory.
 979  */
 980 void
 981 mlx4_mr_mem_event_cb(enum rte_mem_event event_type, const void *addr,
 982                      size_t len, void *arg __rte_unused)
 983 {
 984         struct mlx4_priv *priv;
 985         struct mlx4_dev_list *dev_list = &mlx4_shared_data->mem_event_cb_list;
 986
 987         /* Must be called from the primary process. */
 988         assert(rte_eal_process_type() == RTE_PROC_PRIMARY);
 989         switch (event_type) {
 990         case RTE_MEM_EVENT_FREE:
 991                 rte_rwlock_read_lock(&mlx4_shared_data->mem_event_rwlock);
 992                 /* Iterate all the existing mlx4 devices. */
 993                 LIST_FOREACH(priv, dev_list, mem_event_cb)
 994                         mlx4_mr_mem_event_free_cb(ETH_DEV(priv), addr, len);
 995                 rte_rwlock_read_unlock(&mlx4_shared_data->mem_event_rwlock);
 996                 break;
 997         case RTE_MEM_EVENT_ALLOC:
 998         default:
 999                 break;
1000         }
1001 }
1002
1003 /**
1004  * Look up address in the global MR cache table. If not found, create a new MR.
1005  * Insert the found/created entry to local bottom-half cache table.
1006  *
1007  * @param dev
1008  *   Pointer to Ethernet device.
1009  * @param mr_ctrl
1010  *   Pointer to per-queue MR control structure.
1011  * @param[out] entry
1012  *   Pointer to returning MR cache entry, found in the global cache or newly
1013  *   created. If failed to create one, this is not written.
1014  * @param addr
1015  *   Search key.
1016  *
1017  * @return
1018  *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
1019  */
1020 static uint32_t
1021 mlx4_mr_lookup_dev(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx4_mr_ctrl *mr_ctrl,
1022                    struct mlx4_mr_cache *entry, uintptr_t addr)
1023 {
1024         struct mlx4_priv *priv = dev->data->dev_private;
1025         struct mlx4_mr_btree *bt = &mr_ctrl->cache_bh;
1026         uint16_t idx;
1027         uint32_t lkey;
1028
1029         /* If local cache table is full, try to double it. */
1030         if (unlikely(bt->len == bt->size))
1031                 mr_btree_expand(bt, bt->size << 1);
1032         /* Look up in the global cache. */
1033         rte_rwlock_read_lock(&priv->mr.rwlock);
1034         lkey = mr_btree_lookup(&priv->mr.cache, &idx, addr);
1035         if (lkey != UINT32_MAX) {
1036                 /* Found. */
1037                 *entry = (*priv->mr.cache.table)[idx];
1038                 rte_rwlock_read_unlock(&priv->mr.rwlock);
1039                 /*
1040                  * Update local cache. Even if it fails, return the found entry
1041                  * to update top-half cache. Next time, this entry will be found
1042                  * in the global cache.
1043                  */
1044                 mr_btree_insert(bt, entry);
1045                 return lkey;
1046         }
1047         rte_rwlock_read_unlock(&priv->mr.rwlock);
1048         /* First time to see the address? Create a new MR. */
1049         lkey = mlx4_mr_create(dev, entry, addr);
1050         /*
1051          * Update the local cache if successfully created a new global MR. Even
1052          * if failed to create one, there's no action to take in this datapath
1053          * code. As returning LKey is invalid, this will eventually make HW
1054          * fail.
1055          */
1056         if (lkey != UINT32_MAX)
1057                 mr_btree_insert(bt, entry);
1058         return lkey;
1059 }
1060
1061 /**
1062  * Bottom-half of LKey search on datapath. Firstly search in cache_bh[] and if
1063  * misses, search in the global MR cache table and update the new entry to
1064  * per-queue local caches.
1065  *
1066  * @param dev
1067  *   Pointer to Ethernet device.
1068  * @param mr_ctrl
1069  *   Pointer to per-queue MR control structure.
1070  * @param addr
1071  *   Search key.
1072  *
1073  * @return
1074  *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
1075  */
1076 static uint32_t
1077 mlx4_mr_addr2mr_bh(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx4_mr_ctrl *mr_ctrl,
1078                    uintptr_t addr)
1079 {
1080         uint32_t lkey;
1081         uint16_t bh_idx = 0;
1082         /* Victim in top-half cache to replace with new entry. */
1083         struct mlx4_mr_cache *repl = &mr_ctrl->cache[mr_ctrl->head];
1084
1085         /* Binary-search MR translation table. */
1086         lkey = mr_btree_lookup(&mr_ctrl->cache_bh, &bh_idx, addr);
1087         /* Update top-half cache. */
1088         if (likely(lkey != UINT32_MAX)) {
1089                 *repl = (*mr_ctrl->cache_bh.table)[bh_idx];
1090         } else {
1091                 /*
1092                  * If missed in local lookup table, search in the global cache
1093                  * and local cache_bh[] will be updated inside if possible.
1094                  * Top-half cache entry will also be updated.
1095                  */
1096                 lkey = mlx4_mr_lookup_dev(dev, mr_ctrl, repl, addr);
1097                 if (unlikely(lkey == UINT32_MAX))
1098                         return UINT32_MAX;
1099         }
1100         /* Update the most recently used entry. */
1101         mr_ctrl->mru = mr_ctrl->head;
1102         /* Point to the next victim, the oldest. */
1103         mr_ctrl->head = (mr_ctrl->head + 1) % MLX4_MR_CACHE_N;
1104         return lkey;
1105 }
1106
1107 /**
1108  * Bottom-half of LKey search on Rx.
1109  *
1110  * @param rxq
1111  *   Pointer to Rx queue structure.
1112  * @param addr
1113  *   Search key.
1114  *
1115  * @return
1116  *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
1117  */
1118 uint32_t
1119 mlx4_rx_addr2mr_bh(struct rxq *rxq, uintptr_t addr)
1120 {
1121         struct mlx4_mr_ctrl *mr_ctrl = &rxq->mr_ctrl;
1122         struct mlx4_priv *priv = rxq->priv;
1123
1124         return mlx4_mr_addr2mr_bh(ETH_DEV(priv), mr_ctrl, addr);
1125 }
1126
1127 /**
1128  * Bottom-half of LKey search on Tx.
1129  *
1130  * @param txq
1131  *   Pointer to Tx queue structure.
1132  * @param addr
1133  *   Search key.
1134  *
1135  * @return
1136  *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
1137  */
1138 static uint32_t
1139 mlx4_tx_addr2mr_bh(struct txq *txq, uintptr_t addr)
1140 {
1141         struct mlx4_mr_ctrl *mr_ctrl = &txq->mr_ctrl;
1142         struct mlx4_priv *priv = txq->priv;
1143
1144         return mlx4_mr_addr2mr_bh(ETH_DEV(priv), mr_ctrl, addr);
1145 }
1146
1147 /**
1148  * Bottom-half of LKey search on Tx. If it can't be searched in the memseg
1149  * list, register the mempool of the mbuf as externally allocated memory.
1150  *
1151  * @param txq
1152  *   Pointer to Tx queue structure.
1153  * @param mb
1154  *   Pointer to mbuf.
1155  *
1156  * @return
1157  *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
1158  */
1159 uint32_t
1160 mlx4_tx_mb2mr_bh(struct txq *txq, struct rte_mbuf *mb)
1161 {
1162         uintptr_t addr = (uintptr_t)mb->buf_addr;
1163         uint32_t lkey;
1164
1165         lkey = mlx4_tx_addr2mr_bh(txq, addr);
1166         if (lkey == UINT32_MAX && rte_errno == ENXIO) {
1167                 /* Mempool may have externally allocated memory. */
1168                 return mlx4_tx_update_ext_mp(txq, addr, mlx4_mb2mp(mb));
1169         }
1170         return lkey;
1171 }
1172
1173 /**
1174  * Flush all of the local cache entries.
1175  *
1176  * @param mr_ctrl
1177  *   Pointer to per-queue MR control structure.
1178  */
1179 void
1180 mlx4_mr_flush_local_cache(struct mlx4_mr_ctrl *mr_ctrl)
1181 {
1182         /* Reset the most-recently-used index. */
1183         mr_ctrl->mru = 0;
1184         /* Reset the linear search array. */
1185         mr_ctrl->head = 0;
1186         memset(mr_ctrl->cache, 0, sizeof(mr_ctrl->cache));
1187         /* Reset the B-tree table. */
1188         mr_ctrl->cache_bh.len = 1;
1189         mr_ctrl->cache_bh.overflow = 0;
1190         /* Update the generation number. */
1191         mr_ctrl->cur_gen = *mr_ctrl->dev_gen_ptr;
1192         DEBUG("mr_ctrl(%p): flushed, cur_gen=%d",
1193               (void *)mr_ctrl, mr_ctrl->cur_gen);
1194 }
1195
1196 /**
1197  * Called during rte_mempool_mem_iter() by mlx4_mr_update_ext_mp().
1198  *
1199  * Externally allocated chunk is registered and a MR is created for the chunk.
1200  * The MR object is added to the global list. If memseg list of a MR object
1201  * (mr->msl) is null, the MR object can be regarded as externally allocated
1202  * memory.
1203  *
1204  * Once external memory is registered, it should be static. If the memory is
1205  * freed and the virtual address range has different physical memory mapped
1206  * again, it may cause crash on device due to the wrong translation entry. PMD
1207  * can't track the free event of the external memory for now.
1208  */
1209 static void
1210 mlx4_mr_update_ext_mp_cb(struct rte_mempool *mp, void *opaque,
1211                          struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
1212                          unsigned mem_idx __rte_unused)
1213 {
1214         struct mr_update_mp_data *data = opaque;
1215         struct rte_eth_dev *dev = data->dev;
1216         struct mlx4_priv *priv = dev->data->dev_private;
1217         struct mlx4_mr_ctrl *mr_ctrl = data->mr_ctrl;
1218         struct mlx4_mr *mr = NULL;
1219         uintptr_t addr = (uintptr_t)memhdr->addr;
1220         size_t len = memhdr->len;
1221         struct mlx4_mr_cache entry;
1222         uint32_t lkey;
1223
1224         assert(rte_eal_process_type() == RTE_PROC_PRIMARY);
1225         /* If already registered, it should return. */
1226         rte_rwlock_read_lock(&priv->mr.rwlock);
1227         lkey = mr_lookup_dev(dev, &entry, addr);
1228         rte_rwlock_read_unlock(&priv->mr.rwlock);
1229         if (lkey != UINT32_MAX)
1230                 return;
1231         mr = rte_zmalloc_socket(NULL,
1232                                 RTE_ALIGN_CEIL(sizeof(*mr),
1233                                                RTE_CACHE_LINE_SIZE),
1234                                 RTE_CACHE_LINE_SIZE, mp->socket_id);
1235         if (mr == NULL) {
1236                 WARN("port %u unable to allocate memory for a new MR of"
1237                      " mempool (%s).",
1238                      dev->data->port_id, mp->name);
1239                 data->ret = -1;
1240                 return;
1241         }
1242         DEBUG("port %u register MR for chunk #%d of mempool (%s)",
1243               dev->data->port_id, mem_idx, mp->name);
1244         mr->ibv_mr = mlx4_glue->reg_mr(priv->pd, (void *)addr, len,
1245                                        IBV_ACCESS_LOCAL_WRITE);
1246         if (mr->ibv_mr == NULL) {
1247                 WARN("port %u fail to create a verbs MR for address (%p)",
1248                      dev->data->port_id, (void *)addr);
1249                 rte_free(mr);
1250                 data->ret = -1;
1251                 return;
1252         }
1253         mr->msl = NULL; /* Mark it is external memory. */
1254         mr->ms_bmp = NULL;
1255         mr->ms_n = 1;
1256         mr->ms_bmp_n = 1;
1257         rte_rwlock_write_lock(&priv->mr.rwlock);
1258         LIST_INSERT_HEAD(&priv->mr.mr_list, mr, mr);
1259         DEBUG("port %u MR CREATED (%p) for external memory %p:\n"
1260               "  [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "),"
1261               " lkey=0x%x base_idx=%u ms_n=%u, ms_bmp_n=%u",
1262               dev->data->port_id, (void *)mr, (void *)addr,
1263               addr, addr + len, rte_cpu_to_be_32(mr->ibv_mr->lkey),
1264               mr->ms_base_idx, mr->ms_n, mr->ms_bmp_n);
1265         /* Insert to the global cache table. */
1266         mr_insert_dev_cache(dev, mr);
1267         rte_rwlock_write_unlock(&priv->mr.rwlock);
1268         /* Insert to the local cache table */
1269         mlx4_mr_addr2mr_bh(dev, mr_ctrl, addr);
1270 }
1271
1272 /**
1273  * Register MR for entire memory chunks in a Mempool having externally allocated
1274  * memory and fill in local cache.
1275  *
1276  * @param dev
1277  *   Pointer to Ethernet device.
1278  * @param mr_ctrl
1279  *   Pointer to per-queue MR control structure.
1280  * @param mp
1281  *   Pointer to registering Mempool.
1282  *
1283  * @return
1284  *   0 on success, -1 on failure.
1285  */
1286 static uint32_t
1287 mlx4_mr_update_ext_mp(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx4_mr_ctrl *mr_ctrl,
1288                       struct rte_mempool *mp)
1289 {
1290         struct mr_update_mp_data data = {
1291                 .dev = dev,
1292                 .mr_ctrl = mr_ctrl,
1293                 .ret = 0,
1294         };
1295
1296         rte_mempool_mem_iter(mp, mlx4_mr_update_ext_mp_cb, &data);
1297         return data.ret;
1298 }
1299
1300 /**
1301  * Register MR entire memory chunks in a Mempool having externally allocated
1302  * memory and search LKey of the address to return.
1303  *
1304  * @param dev
1305  *   Pointer to Ethernet device.
1306  * @param addr
1307  *   Search key.
1308  * @param mp
1309  *   Pointer to registering Mempool where addr belongs.
1310  *
1311  * @return
1312  *   LKey for address on success, UINT32_MAX on failure.
1313  */
1314 uint32_t
1315 mlx4_tx_update_ext_mp(struct txq *txq, uintptr_t addr, struct rte_mempool *mp)
1316 {
1317         struct mlx4_mr_ctrl *mr_ctrl = &txq->mr_ctrl;
1318         struct mlx4_priv *priv = txq->priv;
1319
1320         if (rte_eal_process_type() != RTE_PROC_PRIMARY) {
1321                 WARN("port %u using address (%p) from unregistered mempool"
1322                      " having externally allocated memory"
1323                      " in secondary process, please create mempool"
1324                      " prior to rte_eth_dev_start()",
1325                      PORT_ID(priv), (void *)addr);
1326                 return UINT32_MAX;
1327         }
1328         mlx4_mr_update_ext_mp(ETH_DEV(priv), mr_ctrl, mp);
1329         return mlx4_tx_addr2mr_bh(txq, addr);
1330 }
1331
1332 /* Called during rte_mempool_mem_iter() by mlx4_mr_update_mp(). */
1333 static void
1334 mlx4_mr_update_mp_cb(struct rte_mempool *mp __rte_unused, void *opaque,
1335                      struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
1336                      unsigned mem_idx __rte_unused)
1337 {
1338         struct mr_update_mp_data *data = opaque;
1339         uint32_t lkey;
1340
1341         /* Stop iteration if failed in the previous walk. */
1342         if (data->ret < 0)
1343                 return;
1344         /* Register address of the chunk and update local caches. */
1345         lkey = mlx4_mr_addr2mr_bh(data->dev, data->mr_ctrl,
1346                                   (uintptr_t)memhdr->addr);
1347         if (lkey == UINT32_MAX)
1348                 data->ret = -1;
1349 }
1350
1351 /**
1352  * Register entire memory chunks in a Mempool.
1353  *
1354  * @param dev
1355  *   Pointer to Ethernet device.
1356  * @param mr_ctrl
1357  *   Pointer to per-queue MR control structure.
1358  * @param mp
1359  *   Pointer to registering Mempool.
1360  *
1361  * @return
1362  *   0 on success, -1 on failure.
1363  */
1364 int
1365 mlx4_mr_update_mp(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx4_mr_ctrl *mr_ctrl,
1366                   struct rte_mempool *mp)
1367 {
1368         struct mr_update_mp_data data = {
1369                 .dev = dev,
1370                 .mr_ctrl = mr_ctrl,
1371                 .ret = 0,
1372         };
1373
1374         rte_mempool_mem_iter(mp, mlx4_mr_update_mp_cb, &data);
1375         if (data.ret < 0 && rte_errno == ENXIO) {
1376                 /* Mempool may have externally allocated memory. */
1377                 return mlx4_mr_update_ext_mp(dev, mr_ctrl, mp);
1378         }
1379         return data.ret;
1380 }
1381
1382 #ifndef NDEBUG
1383 /**
1384  * Dump all the created MRs and the global cache entries.
1385  *
1386  * @param dev
1387  *   Pointer to Ethernet device.
1388  */
1389 void
1390 mlx4_mr_dump_dev(struct rte_eth_dev *dev)
1391 {
1392         struct mlx4_priv *priv = dev->data->dev_private;
1393         struct mlx4_mr *mr;
1394         int mr_n = 0;
1395         int chunk_n = 0;
1396
1397         rte_rwlock_read_lock(&priv->mr.rwlock);
1398         /* Iterate all the existing MRs. */
1399         LIST_FOREACH(mr, &priv->mr.mr_list, mr) {
1400                 unsigned int n;
1401
1402                 DEBUG("port %u MR[%u], LKey = 0x%x, ms_n = %u, ms_bmp_n = %u",
1403                       dev->data->port_id, mr_n++,
1404                       rte_cpu_to_be_32(mr->ibv_mr->lkey),
1405                       mr->ms_n, mr->ms_bmp_n);
1406                 if (mr->ms_n == 0)
1407                         continue;
1408                 for (n = 0; n < mr->ms_bmp_n; ) {
1409                         struct mlx4_mr_cache ret;
1410
1411                         memset(&ret, 0, sizeof(ret));
1412                         n = mr_find_next_chunk(mr, &ret, n);
1413                         if (!ret.end)
1414                                 break;
1415                         DEBUG("  chunk[%u], [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR ")",
1416                               chunk_n++, ret.start, ret.end);
1417                 }
1418         }
1419         DEBUG("port %u dumping global cache", dev->data->port_id);
1420         mlx4_mr_btree_dump(&priv->mr.cache);
1421         rte_rwlock_read_unlock(&priv->mr.rwlock);
1422 }
1423 #endif
1424
1425 /**
1426  * Release all the created MRs and resources. Remove device from memory callback
1427  * list.
1428  *
1429  * @param dev
1430  *   Pointer to Ethernet device.
1431  */
1432 void
1433 mlx4_mr_release(struct rte_eth_dev *dev)
1434 {
1435         struct mlx4_priv *priv = dev->data->dev_private;
1436         struct mlx4_mr *mr_next;
1437
1438         /* Remove from memory callback device list. */
1439         rte_rwlock_write_lock(&mlx4_shared_data->mem_event_rwlock);
1440         LIST_REMOVE(priv, mem_event_cb);
1441         rte_rwlock_write_unlock(&mlx4_shared_data->mem_event_rwlock);
1442 #ifndef NDEBUG
1443         mlx4_mr_dump_dev(dev);
1444 #endif
1445         rte_rwlock_write_lock(&priv->mr.rwlock);
1446         /* Detach from MR list and move to free list. */
1447         mr_next = LIST_FIRST(&priv->mr.mr_list);
1448         while (mr_next != NULL) {
1449                 struct mlx4_mr *mr = mr_next;
1450
1451                 mr_next = LIST_NEXT(mr, mr);
1452                 LIST_REMOVE(mr, mr);
1453                 LIST_INSERT_HEAD(&priv->mr.mr_free_list, mr, mr);
1454         }
1455         LIST_INIT(&priv->mr.mr_list);
1456         /* Free global cache. */
1457         mlx4_mr_btree_free(&priv->mr.cache);
1458         rte_rwlock_write_unlock(&priv->mr.rwlock);
1459         /* Free all remaining MRs. */
1460         mlx4_mr_garbage_collect(dev);
1461 }