lib/librte_acl/acl_run_avx2.h

   1 /*-
   2  *   BSD LICENSE
   3  *
   4  *   Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation. All rights reserved.
   5  *   All rights reserved.
   6  *
   7  *   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  *   modification, are permitted provided that the following conditions
   9  *   are met:
  10  *
  11  *     * Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  *     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  15  *       the documentation and/or other materials provided with the
  16  *       distribution.
  17  *     * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
  18  *       contributors may be used to endorse or promote products derived
  19  *       from this software without specific prior written permission.
  20  *
  21  *   THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  22  *   "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  23  *   LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
  24  *   A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
  25  *   OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  26  *   SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
  27  *   LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  28  *   DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  29  *   THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  30  *   (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
  31  *   OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  32  */
  33
  34 #include "acl_run_sse.h"
  35
  36 static const rte_ymm_t ymm_match_mask = {
  37         .u32 = {
  38                 RTE_ACL_NODE_MATCH,
  39                 RTE_ACL_NODE_MATCH,
  40                 RTE_ACL_NODE_MATCH,
  41                 RTE_ACL_NODE_MATCH,
  42                 RTE_ACL_NODE_MATCH,
  43                 RTE_ACL_NODE_MATCH,
  44                 RTE_ACL_NODE_MATCH,
  45                 RTE_ACL_NODE_MATCH,
  46         },
  47 };
  48
  49 static const rte_ymm_t ymm_index_mask = {
  50         .u32 = {
  51                 RTE_ACL_NODE_INDEX,
  52                 RTE_ACL_NODE_INDEX,
  53                 RTE_ACL_NODE_INDEX,
  54                 RTE_ACL_NODE_INDEX,
  55                 RTE_ACL_NODE_INDEX,
  56                 RTE_ACL_NODE_INDEX,
  57                 RTE_ACL_NODE_INDEX,
  58                 RTE_ACL_NODE_INDEX,
  59         },
  60 };
  61
  62 static const rte_ymm_t ymm_shuffle_input = {
  63         .u32 = {
  64                 0x00000000, 0x04040404, 0x08080808, 0x0c0c0c0c,
  65                 0x00000000, 0x04040404, 0x08080808, 0x0c0c0c0c,
  66         },
  67 };
  68
  69 static const rte_ymm_t ymm_ones_16 = {
  70         .u16 = {
  71                 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
  72                 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
  73         },
  74 };
  75
  76 static const rte_ymm_t ymm_range_base = {
  77         .u32 = {
  78                 0xffffff00, 0xffffff04, 0xffffff08, 0xffffff0c,
  79                 0xffffff00, 0xffffff04, 0xffffff08, 0xffffff0c,
  80         },
  81 };
  82
  83 /*
  84  * Process 8 transitions in parallel.
  85  * tr_lo contains low 32 bits for 8 transition.
  86  * tr_hi contains high 32 bits for 8 transition.
  87  * next_input contains up to 4 input bytes for 8 flows.
  88  */
  89 static inline __attribute__((always_inline)) ymm_t
  90 transition8(ymm_t next_input, const uint64_t *trans, ymm_t *tr_lo, ymm_t *tr_hi)
  91 {
  92         const int32_t *tr;
  93         ymm_t addr;
  94
  95         tr = (const int32_t *)(uintptr_t)trans;
  96
  97         /* Calculate the address (array index) for all 8 transitions. */
  98         ACL_TR_CALC_ADDR(mm256, 256, addr, ymm_index_mask.y, next_input,
  99                 ymm_shuffle_input.y, ymm_ones_16.y, ymm_range_base.y,
 100                 *tr_lo, *tr_hi);
 101
 102         /* load lower 32 bits of 8 transactions at once. */
 103         *tr_lo = _mm256_i32gather_epi32(tr, addr, sizeof(trans[0]));
 104
 105         next_input = _mm256_srli_epi32(next_input, CHAR_BIT);
 106
 107         /* load high 32 bits of 8 transactions at once. */
 108         *tr_hi = _mm256_i32gather_epi32(tr + 1, addr, sizeof(trans[0]));
 109
 110         return next_input;
 111 }
 112
 113 /*
 114  * Process matches for  8 flows.
 115  * tr_lo contains low 32 bits for 8 transition.
 116  * tr_hi contains high 32 bits for 8 transition.
 117  */
 118 static inline void
 119 acl_process_matches_avx2x8(const struct rte_acl_ctx *ctx,
 120         struct parms *parms, struct acl_flow_data *flows, uint32_t slot,
 121         ymm_t matches, ymm_t *tr_lo, ymm_t *tr_hi)
 122 {
 123         ymm_t t0, t1;
 124         ymm_t lo, hi;
 125         xmm_t l0, l1;
 126         uint32_t i;
 127         uint64_t tr[MAX_SEARCHES_SSE8];
 128
 129         l1 = _mm256_extracti128_si256(*tr_lo, 1);
 130         l0 = _mm256_castsi256_si128(*tr_lo);
 131
 132         for (i = 0; i != RTE_DIM(tr) / 2; i++) {
 133
 134                 /*
 135                  * Extract low 32bits of each transition.
 136                  * That's enough to process the match.
 137                  */
 138                 tr[i] = (uint32_t)_mm_cvtsi128_si32(l0);
 139                 tr[i + 4] = (uint32_t)_mm_cvtsi128_si32(l1);
 140
 141                 l0 = _mm_srli_si128(l0, sizeof(uint32_t));
 142                 l1 = _mm_srli_si128(l1, sizeof(uint32_t));
 143
 144                 tr[i] = acl_match_check(tr[i], slot + i,
 145                         ctx, parms, flows, resolve_priority_sse);
 146                 tr[i + 4] = acl_match_check(tr[i + 4], slot + i + 4,
 147                         ctx, parms, flows, resolve_priority_sse);
 148         }
 149
 150         /* Collect new transitions into 2 YMM registers. */
 151         t0 = _mm256_set_epi64x(tr[5], tr[4], tr[1], tr[0]);
 152         t1 = _mm256_set_epi64x(tr[7], tr[6], tr[3], tr[2]);
 153
 154         /* For each transition: put low 32 into tr_lo and high 32 into tr_hi */
 155         ACL_TR_HILO(mm256, __m256, t0, t1, lo, hi);
 156
 157         /* Keep transitions wth NOMATCH intact. */
 158         *tr_lo = _mm256_blendv_epi8(*tr_lo, lo, matches);
 159         *tr_hi = _mm256_blendv_epi8(*tr_hi, hi, matches);
 160 }
 161
 162 static inline void
 163 acl_match_check_avx2x8(const struct rte_acl_ctx *ctx, struct parms *parms,
 164         struct acl_flow_data *flows, uint32_t slot,
 165         ymm_t *tr_lo, ymm_t *tr_hi, ymm_t match_mask)
 166 {
 167         uint32_t msk;
 168         ymm_t matches, temp;
 169
 170         /* test for match node */
 171         temp = _mm256_and_si256(match_mask, *tr_lo);
 172         matches = _mm256_cmpeq_epi32(temp, match_mask);
 173         msk = _mm256_movemask_epi8(matches);
 174
 175         while (msk != 0) {
 176
 177                 acl_process_matches_avx2x8(ctx, parms, flows, slot,
 178                         matches, tr_lo, tr_hi);
 179                 temp = _mm256_and_si256(match_mask, *tr_lo);
 180                 matches = _mm256_cmpeq_epi32(temp, match_mask);
 181                 msk = _mm256_movemask_epi8(matches);
 182         }
 183 }
 184
 185 /*
 186  * Execute trie traversal for up to 16 flows in parallel.
 187  */
 188 static inline int
 189 search_avx2x16(const struct rte_acl_ctx *ctx, const uint8_t **data,
 190         uint32_t *results, uint32_t total_packets, uint32_t categories)
 191 {
 192         uint32_t n;
 193         struct acl_flow_data flows;
 194         uint64_t index_array[MAX_SEARCHES_AVX16];
 195         struct completion cmplt[MAX_SEARCHES_AVX16];
 196         struct parms parms[MAX_SEARCHES_AVX16];
 197         ymm_t input[2], tr_lo[2], tr_hi[2];
 198         ymm_t t0, t1;
 199
 200         acl_set_flow(&flows, cmplt, RTE_DIM(cmplt), data, results,
 201                 total_packets, categories, ctx->trans_table);
 202
 203         for (n = 0; n < RTE_DIM(cmplt); n++) {
 204                 cmplt[n].count = 0;
 205                 index_array[n] = acl_start_next_trie(&flows, parms, n, ctx);
 206         }
 207
 208         t0 = _mm256_set_epi64x(index_array[5], index_array[4],
 209                 index_array[1], index_array[0]);
 210         t1 = _mm256_set_epi64x(index_array[7], index_array[6],
 211                 index_array[3], index_array[2]);
 212
 213         ACL_TR_HILO(mm256, __m256, t0, t1, tr_lo[0], tr_hi[0]);
 214
 215         t0 = _mm256_set_epi64x(index_array[13], index_array[12],
 216                 index_array[9], index_array[8]);
 217         t1 = _mm256_set_epi64x(index_array[15], index_array[14],
 218                 index_array[11], index_array[10]);
 219
 220         ACL_TR_HILO(mm256, __m256, t0, t1, tr_lo[1], tr_hi[1]);
 221
 222          /* Check for any matches. */
 223         acl_match_check_avx2x8(ctx, parms, &flows, 0, &tr_lo[0], &tr_hi[0],
 224                 ymm_match_mask.y);
 225         acl_match_check_avx2x8(ctx, parms, &flows, 8, &tr_lo[1], &tr_hi[1],
 226                 ymm_match_mask.y);
 227
 228         while (flows.started > 0) {
 229
 230                 uint32_t in[MAX_SEARCHES_SSE8];
 231
 232                 /* Gather 4 bytes of input data for first 8 flows. */
 233                 in[0] = GET_NEXT_4BYTES(parms, 0);
 234                 in[4] = GET_NEXT_4BYTES(parms, 4);
 235                 in[1] = GET_NEXT_4BYTES(parms, 1);
 236                 in[5] = GET_NEXT_4BYTES(parms, 5);
 237                 in[2] = GET_NEXT_4BYTES(parms, 2);
 238                 in[6] = GET_NEXT_4BYTES(parms, 6);
 239                 in[3] = GET_NEXT_4BYTES(parms, 3);
 240                 in[7] = GET_NEXT_4BYTES(parms, 7);
 241                 input[0] = _mm256_set_epi32(in[7], in[6], in[5], in[4],
 242                         in[3], in[2], in[1], in[0]);
 243
 244                 /* Gather 4 bytes of input data for last 8 flows. */
 245                 in[0] = GET_NEXT_4BYTES(parms, 8);
 246                 in[4] = GET_NEXT_4BYTES(parms, 12);
 247                 in[1] = GET_NEXT_4BYTES(parms, 9);
 248                 in[5] = GET_NEXT_4BYTES(parms, 13);
 249                 in[2] = GET_NEXT_4BYTES(parms, 10);
 250                 in[6] = GET_NEXT_4BYTES(parms, 14);
 251                 in[3] = GET_NEXT_4BYTES(parms, 11);
 252                 in[7] = GET_NEXT_4BYTES(parms, 15);
 253                 input[1] = _mm256_set_epi32(in[7], in[6], in[5], in[4],
 254                         in[3], in[2], in[1], in[0]);
 255
 256                 input[0] = transition8(input[0], flows.trans,
 257                         &tr_lo[0], &tr_hi[0]);
 258                 input[1] = transition8(input[1], flows.trans,
 259                         &tr_lo[1], &tr_hi[1]);
 260
 261                 input[0] = transition8(input[0], flows.trans,
 262                         &tr_lo[0], &tr_hi[0]);
 263                 input[1] = transition8(input[1], flows.trans,
 264                         &tr_lo[1], &tr_hi[1]);
 265
 266                 input[0] = transition8(input[0], flows.trans,
 267                         &tr_lo[0], &tr_hi[0]);
 268                 input[1] = transition8(input[1], flows.trans,
 269                         &tr_lo[1], &tr_hi[1]);
 270
 271                 input[0] = transition8(input[0], flows.trans,
 272                         &tr_lo[0], &tr_hi[0]);
 273                 input[1] = transition8(input[1], flows.trans,
 274                         &tr_lo[1], &tr_hi[1]);
 275
 276                  /* Check for any matches. */
 277                 acl_match_check_avx2x8(ctx, parms, &flows, 0,
 278                         &tr_lo[0], &tr_hi[0], ymm_match_mask.y);
 279                 acl_match_check_avx2x8(ctx, parms, &flows, 8,
 280                         &tr_lo[1], &tr_hi[1], ymm_match_mask.y);
 281         }
 282
 283         return 0;
 284 }