examples/l3fwd/l3fwd_sse.h

   1 /*-
   2  *   BSD LICENSE
   3  *
   4  *   Copyright(c) 2016 Intel Corporation. All rights reserved.
   5  *   All rights reserved.
   6  *
   7  *   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  *   modification, are permitted provided that the following conditions
   9  *   are met:
  10  *
  11  *     * Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  *     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  15  *       the documentation and/or other materials provided with the
  16  *       distribution.
  17  *     * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
  18  *       contributors may be used to endorse or promote products derived
  19  *       from this software without specific prior written permission.
  20  *
  21  *   THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  22  *   "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  23  *   LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
  24  *   A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
  25  *   OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  26  *   SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
  27  *   LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  28  *   DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  29  *   THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  30  *   (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
  31  *   OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  32  */
  33
  34
  35 #ifndef _L3FWD_SSE_H_
  36 #define _L3FWD_SSE_H_
  37
  38 #include "l3fwd.h"
  39 #include "l3fwd_common.h"
  40
  41 /*
  42  * Update source and destination MAC addresses in the ethernet header.
  43  * Perform RFC1812 checks and updates for IPV4 packets.
  44  */
  45 static inline void
  46 processx4_step3(struct rte_mbuf *pkt[FWDSTEP], uint16_t dst_port[FWDSTEP])
  47 {
  48         __m128i te[FWDSTEP];
  49         __m128i ve[FWDSTEP];
  50         __m128i *p[FWDSTEP];
  51
  52         p[0] = rte_pktmbuf_mtod(pkt[0], __m128i *);
  53         p[1] = rte_pktmbuf_mtod(pkt[1], __m128i *);
  54         p[2] = rte_pktmbuf_mtod(pkt[2], __m128i *);
  55         p[3] = rte_pktmbuf_mtod(pkt[3], __m128i *);
  56
  57         ve[0] = val_eth[dst_port[0]];
  58         te[0] = _mm_loadu_si128(p[0]);
  59
  60         ve[1] = val_eth[dst_port[1]];
  61         te[1] = _mm_loadu_si128(p[1]);
  62
  63         ve[2] = val_eth[dst_port[2]];
  64         te[2] = _mm_loadu_si128(p[2]);
  65
  66         ve[3] = val_eth[dst_port[3]];
  67         te[3] = _mm_loadu_si128(p[3]);
  68
  69         /* Update first 12 bytes, keep rest bytes intact. */
  70         te[0] =  _mm_blend_epi16(te[0], ve[0], MASK_ETH);
  71         te[1] =  _mm_blend_epi16(te[1], ve[1], MASK_ETH);
  72         te[2] =  _mm_blend_epi16(te[2], ve[2], MASK_ETH);
  73         te[3] =  _mm_blend_epi16(te[3], ve[3], MASK_ETH);
  74
  75         _mm_storeu_si128(p[0], te[0]);
  76         _mm_storeu_si128(p[1], te[1]);
  77         _mm_storeu_si128(p[2], te[2]);
  78         _mm_storeu_si128(p[3], te[3]);
  79
  80         rfc1812_process((struct ipv4_hdr *)((struct ether_hdr *)p[0] + 1),
  81                 &dst_port[0], pkt[0]->packet_type);
  82         rfc1812_process((struct ipv4_hdr *)((struct ether_hdr *)p[1] + 1),
  83                 &dst_port[1], pkt[1]->packet_type);
  84         rfc1812_process((struct ipv4_hdr *)((struct ether_hdr *)p[2] + 1),
  85                 &dst_port[2], pkt[2]->packet_type);
  86         rfc1812_process((struct ipv4_hdr *)((struct ether_hdr *)p[3] + 1),
  87                 &dst_port[3], pkt[3]->packet_type);
  88 }
  89
  90 /*
  91  * Group consecutive packets with the same destination port in bursts of 4.
  92  * Suppose we have array of destionation ports:
  93  * dst_port[] = {a, b, c, d,, e, ... }
  94  * dp1 should contain: <a, b, c, d>, dp2: <b, c, d, e>.
  95  * We doing 4 comparisons at once and the result is 4 bit mask.
  96  * This mask is used as an index into prebuild array of pnum values.
  97  */
  98 static inline uint16_t *
  99 port_groupx4(uint16_t pn[FWDSTEP + 1], uint16_t *lp, __m128i dp1, __m128i dp2)
 100 {
 101         union {
 102                 uint16_t u16[FWDSTEP + 1];
 103                 uint64_t u64;
 104         } *pnum = (void *)pn;
 105
 106         int32_t v;
 107
 108         dp1 = _mm_cmpeq_epi16(dp1, dp2);
 109         dp1 = _mm_unpacklo_epi16(dp1, dp1);
 110         v = _mm_movemask_ps((__m128)dp1);
 111
 112         /* update last port counter. */
 113         lp[0] += gptbl[v].lpv;
 114
 115         /* if dest port value has changed. */
 116         if (v != GRPMSK) {
 117                 pnum->u64 = gptbl[v].pnum;
 118                 pnum->u16[FWDSTEP] = 1;
 119                 lp = pnum->u16 + gptbl[v].idx;
 120         }
 121
 122         return lp;
 123 }
 124
 125 /**
 126  * Process one packet:
 127  * Update source and destination MAC addresses in the ethernet header.
 128  * Perform RFC1812 checks and updates for IPV4 packets.
 129  */
 130 static inline void
 131 process_packet(struct rte_mbuf *pkt, uint16_t *dst_port)
 132 {
 133         struct ether_hdr *eth_hdr;
 134         __m128i te, ve;
 135
 136         eth_hdr = rte_pktmbuf_mtod(pkt, struct ether_hdr *);
 137
 138         te = _mm_loadu_si128((__m128i *)eth_hdr);
 139         ve = val_eth[dst_port[0]];
 140
 141         rfc1812_process((struct ipv4_hdr *)(eth_hdr + 1), dst_port,
 142                         pkt->packet_type);
 143
 144         te =  _mm_blend_epi16(te, ve, MASK_ETH);
 145         _mm_storeu_si128((__m128i *)eth_hdr, te);
 146 }
 147
 148 /**
 149  * Send packets burst from pkts_burst to the ports in dst_port array
 150  */
 151 static __rte_always_inline void
 152 send_packets_multi(struct lcore_conf *qconf, struct rte_mbuf **pkts_burst,
 153                 uint16_t dst_port[MAX_PKT_BURST], int nb_rx)
 154 {
 155         int32_t k;
 156         int j = 0;
 157         uint16_t dlp;
 158         uint16_t *lp;
 159         uint16_t pnum[MAX_PKT_BURST + 1];
 160
 161         /*
 162          * Finish packet processing and group consecutive
 163          * packets with the same destination port.
 164          */
 165         k = RTE_ALIGN_FLOOR(nb_rx, FWDSTEP);
 166         if (k != 0) {
 167                 __m128i dp1, dp2;
 168
 169                 lp = pnum;
 170                 lp[0] = 1;
 171
 172                 processx4_step3(pkts_burst, dst_port);
 173
 174                 /* dp1: <d[0], d[1], d[2], d[3], ... > */
 175                 dp1 = _mm_loadu_si128((__m128i *)dst_port);
 176
 177                 for (j = FWDSTEP; j != k; j += FWDSTEP) {
 178                         processx4_step3(&pkts_burst[j], &dst_port[j]);
 179
 180                         /*
 181                          * dp2:
 182                          * <d[j-3], d[j-2], d[j-1], d[j], ... >
 183                          */
 184                         dp2 = _mm_loadu_si128((__m128i *)
 185                                         &dst_port[j - FWDSTEP + 1]);
 186                         lp  = port_groupx4(&pnum[j - FWDSTEP], lp, dp1, dp2);
 187
 188                         /*
 189                          * dp1:
 190                          * <d[j], d[j+1], d[j+2], d[j+3], ... >
 191                          */
 192                         dp1 = _mm_srli_si128(dp2, (FWDSTEP - 1) *
 193                                                 sizeof(dst_port[0]));
 194                 }
 195
 196                 /*
 197                  * dp2: <d[j-3], d[j-2], d[j-1], d[j-1], ... >
 198                  */
 199                 dp2 = _mm_shufflelo_epi16(dp1, 0xf9);
 200                 lp  = port_groupx4(&pnum[j - FWDSTEP], lp, dp1, dp2);
 201
 202                 /*
 203                  * remove values added by the last repeated
 204                  * dst port.
 205                  */
 206                 lp[0]--;
 207                 dlp = dst_port[j - 1];
 208         } else {
 209                 /* set dlp and lp to the never used values. */
 210                 dlp = BAD_PORT - 1;
 211                 lp = pnum + MAX_PKT_BURST;
 212         }
 213
 214         /* Process up to last 3 packets one by one. */
 215         switch (nb_rx % FWDSTEP) {
 216         case 3:
 217                 process_packet(pkts_burst[j], dst_port + j);
 218                 GROUP_PORT_STEP(dlp, dst_port, lp, pnum, j);
 219                 j++;
 220                 /* fall-through */
 221         case 2:
 222                 process_packet(pkts_burst[j], dst_port + j);
 223                 GROUP_PORT_STEP(dlp, dst_port, lp, pnum, j);
 224                 j++;
 225                 /* fall-through */
 226         case 1:
 227                 process_packet(pkts_burst[j], dst_port + j);
 228                 GROUP_PORT_STEP(dlp, dst_port, lp, pnum, j);
 229                 j++;
 230         }
 231
 232         /*
 233          * Send packets out, through destination port.
 234          * Consecutive packets with the same destination port
 235          * are already grouped together.
 236          * If destination port for the packet equals BAD_PORT,
 237          * then free the packet without sending it out.
 238          */
 239         for (j = 0; j < nb_rx; j += k) {
 240
 241                 int32_t m;
 242                 uint16_t pn;
 243
 244                 pn = dst_port[j];
 245                 k = pnum[j];
 246
 247                 if (likely(pn != BAD_PORT))
 248                         send_packetsx4(qconf, pn, pkts_burst + j, k);
 249                 else
 250                         for (m = j; m != j + k; m++)
 251                                 rte_pktmbuf_free(pkts_burst[m]);
 252
 253         }
 254 }
 255
 256 #endif /* _L3FWD_SSE_H_ */