0ba6c24008baf369648807e45ed29c8a95a84b2c
[dpdk.git] / lib / librte_mempool / rte_mempool.c
1 /*-
2  *   BSD LICENSE
3  *
4  *   Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation. All rights reserved.
5  *   Copyright(c) 2016 6WIND S.A.
6  *   All rights reserved.
7  *
8  *   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
9  *   modification, are permitted provided that the following conditions
10  *   are met:
11  *
12  *     * Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer.
14  *     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
15  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer in
16  *       the documentation and/or other materials provided with the
17  *       distribution.
18  *     * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
19  *       contributors may be used to endorse or promote products derived
20  *       from this software without specific prior written permission.
21  *
22  *   THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
23  *   "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
24  *   LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
25  *   A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
26  *   OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
27  *   SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
28  *   LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
29  *   DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
30  *   THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
31  *   (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
32  *   OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
33  */
34
35 #include <stdio.h>
36 #include <string.h>
37 #include <stdint.h>
38 #include <stdarg.h>
39 #include <unistd.h>
40 #include <inttypes.h>
41 #include <errno.h>
42 #include <sys/queue.h>
43 #include <sys/mman.h>
44
45 #include <rte_common.h>
46 #include <rte_log.h>
47 #include <rte_debug.h>
48 #include <rte_memory.h>
49 #include <rte_memzone.h>
50 #include <rte_malloc.h>
51 #include <rte_atomic.h>
52 #include <rte_launch.h>
53 #include <rte_eal.h>
54 #include <rte_eal_memconfig.h>
55 #include <rte_per_lcore.h>
56 #include <rte_lcore.h>
57 #include <rte_branch_prediction.h>
58 #include <rte_ring.h>
59 #include <rte_errno.h>
60 #include <rte_string_fns.h>
61 #include <rte_spinlock.h>
62
63 #include "rte_mempool.h"
64
65 TAILQ_HEAD(rte_mempool_list, rte_tailq_entry);
66
67 static struct rte_tailq_elem rte_mempool_tailq = {
68         .name = "RTE_MEMPOOL",
69 };
70 EAL_REGISTER_TAILQ(rte_mempool_tailq)
71
72 #define CACHE_FLUSHTHRESH_MULTIPLIER 1.5
73 #define CALC_CACHE_FLUSHTHRESH(c)       \
74         ((typeof(c))((c) * CACHE_FLUSHTHRESH_MULTIPLIER))
75
76 /*
77  * return the greatest common divisor between a and b (fast algorithm)
78  *
79  */
80 static unsigned get_gcd(unsigned a, unsigned b)
81 {
82         unsigned c;
83
84         if (0 == a)
85                 return b;
86         if (0 == b)
87                 return a;
88
89         if (a < b) {
90                 c = a;
91                 a = b;
92                 b = c;
93         }
94
95         while (b != 0) {
96                 c = a % b;
97                 a = b;
98                 b = c;
99         }
100
101         return a;
102 }
103
104 /*
105  * Depending on memory configuration, objects addresses are spread
106  * between channels and ranks in RAM: the pool allocator will add
107  * padding between objects. This function return the new size of the
108  * object.
109  */
110 static unsigned optimize_object_size(unsigned obj_size)
111 {
112         unsigned nrank, nchan;
113         unsigned new_obj_size;
114
115         /* get number of channels */
116         nchan = rte_memory_get_nchannel();
117         if (nchan == 0)
118                 nchan = 4;
119
120         nrank = rte_memory_get_nrank();
121         if (nrank == 0)
122                 nrank = 1;
123
124         /* process new object size */
125         new_obj_size = (obj_size + RTE_MEMPOOL_ALIGN_MASK) / RTE_MEMPOOL_ALIGN;
126         while (get_gcd(new_obj_size, nrank * nchan) != 1)
127                 new_obj_size++;
128         return new_obj_size * RTE_MEMPOOL_ALIGN;
129 }
130
131 static void
132 mempool_add_elem(struct rte_mempool *mp, void *obj, phys_addr_t physaddr)
133 {
134         struct rte_mempool_objhdr *hdr;
135         struct rte_mempool_objtlr *tlr __rte_unused;
136
137         /* set mempool ptr in header */
138         hdr = RTE_PTR_SUB(obj, sizeof(*hdr));
139         hdr->mp = mp;
140         hdr->physaddr = physaddr;
141         STAILQ_INSERT_TAIL(&mp->elt_list, hdr, next);
142         mp->populated_size++;
143
144 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
145         hdr->cookie = RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE2;
146         tlr = __mempool_get_trailer(obj);
147         tlr->cookie = RTE_MEMPOOL_TRAILER_COOKIE;
148 #endif
149
150         /* enqueue in ring */
151         rte_ring_sp_enqueue(mp->ring, obj);
152 }
153
154 /* call obj_cb() for each mempool element */
155 uint32_t
156 rte_mempool_obj_iter(struct rte_mempool *mp,
157         rte_mempool_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg)
158 {
159         struct rte_mempool_objhdr *hdr;
160         void *obj;
161         unsigned n = 0;
162
163         STAILQ_FOREACH(hdr, &mp->elt_list, next) {
164                 obj = (char *)hdr + sizeof(*hdr);
165                 obj_cb(mp, obj_cb_arg, obj, n);
166                 n++;
167         }
168
169         return n;
170 }
171
172 /* call mem_cb() for each mempool memory chunk */
173 uint32_t
174 rte_mempool_mem_iter(struct rte_mempool *mp,
175         rte_mempool_mem_cb_t *mem_cb, void *mem_cb_arg)
176 {
177         struct rte_mempool_memhdr *hdr;
178         unsigned n = 0;
179
180         STAILQ_FOREACH(hdr, &mp->mem_list, next) {
181                 mem_cb(mp, mem_cb_arg, hdr, n);
182                 n++;
183         }
184
185         return n;
186 }
187
188 /* get the header, trailer and total size of a mempool element. */
189 uint32_t
190 rte_mempool_calc_obj_size(uint32_t elt_size, uint32_t flags,
191         struct rte_mempool_objsz *sz)
192 {
193         struct rte_mempool_objsz lsz;
194
195         sz = (sz != NULL) ? sz : &lsz;
196
197         sz->header_size = sizeof(struct rte_mempool_objhdr);
198         if ((flags & MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN) == 0)
199                 sz->header_size = RTE_ALIGN_CEIL(sz->header_size,
200                         RTE_MEMPOOL_ALIGN);
201
202         sz->trailer_size = sizeof(struct rte_mempool_objtlr);
203
204         /* element size is 8 bytes-aligned at least */
205         sz->elt_size = RTE_ALIGN_CEIL(elt_size, sizeof(uint64_t));
206
207         /* expand trailer to next cache line */
208         if ((flags & MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN) == 0) {
209                 sz->total_size = sz->header_size + sz->elt_size +
210                         sz->trailer_size;
211                 sz->trailer_size += ((RTE_MEMPOOL_ALIGN -
212                                   (sz->total_size & RTE_MEMPOOL_ALIGN_MASK)) &
213                                  RTE_MEMPOOL_ALIGN_MASK);
214         }
215
216         /*
217          * increase trailer to add padding between objects in order to
218          * spread them across memory channels/ranks
219          */
220         if ((flags & MEMPOOL_F_NO_SPREAD) == 0) {
221                 unsigned new_size;
222                 new_size = optimize_object_size(sz->header_size + sz->elt_size +
223                         sz->trailer_size);
224                 sz->trailer_size = new_size - sz->header_size - sz->elt_size;
225         }
226
227         /* this is the size of an object, including header and trailer */
228         sz->total_size = sz->header_size + sz->elt_size + sz->trailer_size;
229
230         return sz->total_size;
231 }
232
233
234 /*
235  * Calculate maximum amount of memory required to store given number of objects.
236  */
237 size_t
238 rte_mempool_xmem_size(uint32_t elt_num, size_t total_elt_sz, uint32_t pg_shift)
239 {
240         size_t obj_per_page, pg_num, pg_sz;
241
242         if (pg_shift == 0)
243                 return total_elt_sz * elt_num;
244
245         pg_sz = (size_t)1 << pg_shift;
246         obj_per_page = pg_sz / total_elt_sz;
247         if (obj_per_page == 0)
248                 return RTE_ALIGN_CEIL(total_elt_sz, pg_sz) * elt_num;
249
250         pg_num = (elt_num + obj_per_page - 1) / obj_per_page;
251         return pg_num << pg_shift;
252 }
253
254 /*
255  * Calculate how much memory would be actually required with the
256  * given memory footprint to store required number of elements.
257  */
258 ssize_t
259 rte_mempool_xmem_usage(__rte_unused void *vaddr, uint32_t elt_num,
260         size_t total_elt_sz, const phys_addr_t paddr[], uint32_t pg_num,
261         uint32_t pg_shift)
262 {
263         uint32_t elt_cnt = 0;
264         phys_addr_t start, end;
265         uint32_t paddr_idx;
266         size_t pg_sz = (size_t)1 << pg_shift;
267
268         /* if paddr is NULL, assume contiguous memory */
269         if (paddr == NULL) {
270                 start = 0;
271                 end = pg_sz * pg_num;
272                 paddr_idx = pg_num;
273         } else {
274                 start = paddr[0];
275                 end = paddr[0] + pg_sz;
276                 paddr_idx = 1;
277         }
278         while (elt_cnt < elt_num) {
279
280                 if (end - start >= total_elt_sz) {
281                         /* enough contiguous memory, add an object */
282                         start += total_elt_sz;
283                         elt_cnt++;
284                 } else if (paddr_idx < pg_num) {
285                         /* no room to store one obj, add a page */
286                         if (end == paddr[paddr_idx]) {
287                                 end += pg_sz;
288                         } else {
289                                 start = paddr[paddr_idx];
290                                 end = paddr[paddr_idx] + pg_sz;
291                         }
292                         paddr_idx++;
293
294                 } else {
295                         /* no more page, return how many elements fit */
296                         return -(size_t)elt_cnt;
297                 }
298         }
299
300         return (size_t)paddr_idx << pg_shift;
301 }
302
303 /* create the internal ring */
304 static int
305 rte_mempool_ring_create(struct rte_mempool *mp)
306 {
307         int rg_flags = 0;
308         char rg_name[RTE_RING_NAMESIZE];
309         struct rte_ring *r;
310
311         snprintf(rg_name, sizeof(rg_name), RTE_MEMPOOL_MZ_FORMAT, mp->name);
312
313         /* ring flags */
314         if (mp->flags & MEMPOOL_F_SP_PUT)
315                 rg_flags |= RING_F_SP_ENQ;
316         if (mp->flags & MEMPOOL_F_SC_GET)
317                 rg_flags |= RING_F_SC_DEQ;
318
319         /* Allocate the ring that will be used to store objects.
320          * Ring functions will return appropriate errors if we are
321          * running as a secondary process etc., so no checks made
322          * in this function for that condition.
323          */
324         r = rte_ring_create(rg_name, rte_align32pow2(mp->size + 1),
325                 mp->socket_id, rg_flags);
326         if (r == NULL)
327                 return -rte_errno;
328
329         mp->ring = r;
330         mp->flags |= MEMPOOL_F_RING_CREATED;
331         return 0;
332 }
333
334 /* free a memchunk allocated with rte_memzone_reserve() */
335 static void
336 rte_mempool_memchunk_mz_free(__rte_unused struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
337         void *opaque)
338 {
339         const struct rte_memzone *mz = opaque;
340         rte_memzone_free(mz);
341 }
342
343 /* Free memory chunks used by a mempool. Objects must be in pool */
344 static void
345 rte_mempool_free_memchunks(struct rte_mempool *mp)
346 {
347         struct rte_mempool_memhdr *memhdr;
348         void *elt;
349
350         while (!STAILQ_EMPTY(&mp->elt_list)) {
351                 rte_ring_sc_dequeue(mp->ring, &elt);
352                 (void)elt;
353                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&mp->elt_list, next);
354                 mp->populated_size--;
355         }
356
357         while (!STAILQ_EMPTY(&mp->mem_list)) {
358                 memhdr = STAILQ_FIRST(&mp->mem_list);
359                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&mp->mem_list, next);
360                 if (memhdr->free_cb != NULL)
361                         memhdr->free_cb(memhdr, memhdr->opaque);
362                 rte_free(memhdr);
363                 mp->nb_mem_chunks--;
364         }
365 }
366
367 /* Add objects in the pool, using a physically contiguous memory
368  * zone. Return the number of objects added, or a negative value
369  * on error.
370  */
371 static int
372 rte_mempool_populate_phys(struct rte_mempool *mp, char *vaddr,
373         phys_addr_t paddr, size_t len, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
374         void *opaque)
375 {
376         unsigned total_elt_sz;
377         unsigned i = 0;
378         size_t off;
379         struct rte_mempool_memhdr *memhdr;
380         int ret;
381
382         /* create the internal ring if not already done */
383         if ((mp->flags & MEMPOOL_F_RING_CREATED) == 0) {
384                 ret = rte_mempool_ring_create(mp);
385                 if (ret < 0)
386                         return ret;
387         }
388
389         /* mempool is already populated */
390         if (mp->populated_size >= mp->size)
391                 return -ENOSPC;
392
393         total_elt_sz = mp->header_size + mp->elt_size + mp->trailer_size;
394
395         memhdr = rte_zmalloc("MEMPOOL_MEMHDR", sizeof(*memhdr), 0);
396         if (memhdr == NULL)
397                 return -ENOMEM;
398
399         memhdr->mp = mp;
400         memhdr->addr = vaddr;
401         memhdr->phys_addr = paddr;
402         memhdr->len = len;
403         memhdr->free_cb = free_cb;
404         memhdr->opaque = opaque;
405
406         if (mp->flags & MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN)
407                 off = RTE_PTR_ALIGN_CEIL(vaddr, 8) - vaddr;
408         else
409                 off = RTE_PTR_ALIGN_CEIL(vaddr, RTE_CACHE_LINE_SIZE) - vaddr;
410
411         while (off + total_elt_sz <= len && mp->populated_size < mp->size) {
412                 off += mp->header_size;
413                 mempool_add_elem(mp, (char *)vaddr + off, paddr + off);
414                 off += mp->elt_size + mp->trailer_size;
415                 i++;
416         }
417
418         /* not enough room to store one object */
419         if (i == 0)
420                 return -EINVAL;
421
422         STAILQ_INSERT_TAIL(&mp->mem_list, memhdr, next);
423         mp->nb_mem_chunks++;
424         return i;
425 }
426
427 /* Add objects in the pool, using a table of physical pages. Return the
428  * number of objects added, or a negative value on error.
429  */
430 static int
431 rte_mempool_populate_phys_tab(struct rte_mempool *mp, char *vaddr,
432         const phys_addr_t paddr[], uint32_t pg_num, uint32_t pg_shift,
433         rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb, void *opaque)
434 {
435         uint32_t i, n;
436         int ret, cnt = 0;
437         size_t pg_sz = (size_t)1 << pg_shift;
438
439         /* mempool must not be populated */
440         if (mp->nb_mem_chunks != 0)
441                 return -EEXIST;
442
443         for (i = 0; i < pg_num && mp->populated_size < mp->size; i += n) {
444
445                 /* populate with the largest group of contiguous pages */
446                 for (n = 1; (i + n) < pg_num &&
447                              paddr[i] + pg_sz == paddr[i+n]; n++)
448                         ;
449
450                 ret = rte_mempool_populate_phys(mp, vaddr + i * pg_sz,
451                         paddr[i], n * pg_sz, free_cb, opaque);
452                 if (ret < 0) {
453                         rte_mempool_free_memchunks(mp);
454                         return ret;
455                 }
456                 /* no need to call the free callback for next chunks */
457                 free_cb = NULL;
458                 cnt += ret;
459         }
460         return cnt;
461 }
462
463 /* Populate the mempool with a virtual area. Return the number of
464  * objects added, or a negative value on error.
465  */
466 static int
467 rte_mempool_populate_virt(struct rte_mempool *mp, char *addr,
468         size_t len, size_t pg_sz, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
469         void *opaque)
470 {
471         phys_addr_t paddr;
472         size_t off, phys_len;
473         int ret, cnt = 0;
474
475         /* mempool must not be populated */
476         if (mp->nb_mem_chunks != 0)
477                 return -EEXIST;
478         /* address and len must be page-aligned */
479         if (RTE_PTR_ALIGN_CEIL(addr, pg_sz) != addr)
480                 return -EINVAL;
481         if (RTE_ALIGN_CEIL(len, pg_sz) != len)
482                 return -EINVAL;
483
484         for (off = 0; off + pg_sz <= len &&
485                      mp->populated_size < mp->size; off += phys_len) {
486
487                 paddr = rte_mem_virt2phy(addr + off);
488                 /* required for xen_dom0 to get the machine address */
489                 paddr = rte_mem_phy2mch(-1, paddr);
490
491                 if (paddr == RTE_BAD_PHYS_ADDR) {
492                         ret = -EINVAL;
493                         goto fail;
494                 }
495
496                 /* populate with the largest group of contiguous pages */
497                 for (phys_len = pg_sz; off + phys_len < len; phys_len += pg_sz) {
498                         phys_addr_t paddr_tmp;
499
500                         paddr_tmp = rte_mem_virt2phy(addr + off + phys_len);
501                         paddr_tmp = rte_mem_phy2mch(-1, paddr_tmp);
502
503                         if (paddr_tmp != paddr + phys_len)
504                                 break;
505                 }
506
507                 ret = rte_mempool_populate_phys(mp, addr + off, paddr,
508                         phys_len, free_cb, opaque);
509                 if (ret < 0)
510                         goto fail;
511                 /* no need to call the free callback for next chunks */
512                 free_cb = NULL;
513                 cnt += ret;
514         }
515
516         return cnt;
517
518  fail:
519         rte_mempool_free_memchunks(mp);
520         return ret;
521 }
522
523 /* Default function to populate the mempool: allocate memory in memzones,
524  * and populate them. Return the number of objects added, or a negative
525  * value on error.
526  */
527 static int
528 rte_mempool_populate_default(struct rte_mempool *mp)
529 {
530         int mz_flags = RTE_MEMZONE_1GB|RTE_MEMZONE_SIZE_HINT_ONLY;
531         char mz_name[RTE_MEMZONE_NAMESIZE];
532         const struct rte_memzone *mz;
533         size_t size, total_elt_sz, align, pg_sz, pg_shift;
534         unsigned mz_id, n;
535         int ret;
536
537         /* mempool must not be populated */
538         if (mp->nb_mem_chunks != 0)
539                 return -EEXIST;
540
541         if (rte_eal_has_hugepages()) {
542                 pg_shift = 0; /* not needed, zone is physically contiguous */
543                 pg_sz = 0;
544                 align = RTE_CACHE_LINE_SIZE;
545         } else {
546                 pg_sz = getpagesize();
547                 pg_shift = rte_bsf32(pg_sz);
548                 align = pg_sz;
549         }
550
551         total_elt_sz = mp->header_size + mp->elt_size + mp->trailer_size;
552         for (mz_id = 0, n = mp->size; n > 0; mz_id++, n -= ret) {
553                 size = rte_mempool_xmem_size(n, total_elt_sz, pg_shift);
554
555                 ret = snprintf(mz_name, sizeof(mz_name),
556                         RTE_MEMPOOL_MZ_FORMAT "_%d", mp->name, mz_id);
557                 if (ret < 0 || ret >= (int)sizeof(mz_name)) {
558                         ret = -ENAMETOOLONG;
559                         goto fail;
560                 }
561
562                 mz = rte_memzone_reserve_aligned(mz_name, size,
563                         mp->socket_id, mz_flags, align);
564                 /* not enough memory, retry with the biggest zone we have */
565                 if (mz == NULL)
566                         mz = rte_memzone_reserve_aligned(mz_name, 0,
567                                 mp->socket_id, mz_flags, align);
568                 if (mz == NULL) {
569                         ret = -rte_errno;
570                         goto fail;
571                 }
572
573                 /* use memzone physical address if it is valid */
574                 if (rte_eal_has_hugepages() && !rte_xen_dom0_supported())
575                         ret = rte_mempool_populate_phys(mp, mz->addr,
576                                 mz->phys_addr, mz->len,
577                                 rte_mempool_memchunk_mz_free,
578                                 (void *)(uintptr_t)mz);
579                 else
580                         ret = rte_mempool_populate_virt(mp, mz->addr,
581                                 mz->len, pg_sz,
582                                 rte_mempool_memchunk_mz_free,
583                                 (void *)(uintptr_t)mz);
584                 if (ret < 0)
585                         goto fail;
586         }
587
588         return mp->size;
589
590  fail:
591         rte_mempool_free_memchunks(mp);
592         return ret;
593 }
594
595 /* return the memory size required for mempool objects in anonymous mem */
596 static size_t
597 get_anon_size(const struct rte_mempool *mp)
598 {
599         size_t size, total_elt_sz, pg_sz, pg_shift;
600
601         pg_sz = getpagesize();
602         pg_shift = rte_bsf32(pg_sz);
603         total_elt_sz = mp->header_size + mp->elt_size + mp->trailer_size;
604         size = rte_mempool_xmem_size(mp->size, total_elt_sz, pg_shift);
605
606         return size;
607 }
608
609 /* unmap a memory zone mapped by rte_mempool_populate_anon() */
610 static void
611 rte_mempool_memchunk_anon_free(struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
612         void *opaque)
613 {
614         munmap(opaque, get_anon_size(memhdr->mp));
615 }
616
617 /* populate the mempool with an anonymous mapping */
618 __rte_unused static int
619 rte_mempool_populate_anon(struct rte_mempool *mp)
620 {
621         size_t size;
622         int ret;
623         char *addr;
624
625         /* mempool is already populated, error */
626         if (!STAILQ_EMPTY(&mp->mem_list)) {
627                 rte_errno = EINVAL;
628                 return 0;
629         }
630
631         /* get chunk of virtually continuous memory */
632         size = get_anon_size(mp);
633         addr = mmap(NULL, size, PROT_READ | PROT_WRITE,
634                 MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
635         if (addr == MAP_FAILED) {
636                 rte_errno = errno;
637                 return 0;
638         }
639         /* can't use MMAP_LOCKED, it does not exist on BSD */
640         if (mlock(addr, size) < 0) {
641                 rte_errno = errno;
642                 munmap(addr, size);
643                 return 0;
644         }
645
646         ret = rte_mempool_populate_virt(mp, addr, size, getpagesize(),
647                 rte_mempool_memchunk_anon_free, addr);
648         if (ret == 0)
649                 goto fail;
650
651         return mp->populated_size;
652
653  fail:
654         rte_mempool_free_memchunks(mp);
655         return 0;
656 }
657
658 /* free a mempool */
659 static void
660 rte_mempool_free(struct rte_mempool *mp)
661 {
662         struct rte_mempool_list *mempool_list = NULL;
663         struct rte_tailq_entry *te;
664
665         if (mp == NULL)
666                 return;
667
668         mempool_list = RTE_TAILQ_CAST(rte_mempool_tailq.head, rte_mempool_list);
669         rte_rwlock_write_lock(RTE_EAL_TAILQ_RWLOCK);
670         /* find out tailq entry */
671         TAILQ_FOREACH(te, mempool_list, next) {
672                 if (te->data == (void *)mp)
673                         break;
674         }
675
676         if (te != NULL) {
677                 TAILQ_REMOVE(mempool_list, te, next);
678                 rte_free(te);
679         }
680         rte_rwlock_write_unlock(RTE_EAL_TAILQ_RWLOCK);
681
682         rte_mempool_free_memchunks(mp);
683         rte_ring_free(mp->ring);
684         rte_memzone_free(mp->mz);
685 }
686
687 /* create an empty mempool */
688 static struct rte_mempool *
689 rte_mempool_create_empty(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
690         unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
691         int socket_id, unsigned flags)
692 {
693         char mz_name[RTE_MEMZONE_NAMESIZE];
694         struct rte_mempool_list *mempool_list;
695         struct rte_mempool *mp = NULL;
696         struct rte_tailq_entry *te = NULL;
697         const struct rte_memzone *mz = NULL;
698         size_t mempool_size;
699         int mz_flags = RTE_MEMZONE_1GB|RTE_MEMZONE_SIZE_HINT_ONLY;
700         struct rte_mempool_objsz objsz;
701
702         /* compilation-time checks */
703         RTE_BUILD_BUG_ON((sizeof(struct rte_mempool) &
704                           RTE_CACHE_LINE_MASK) != 0);
705         RTE_BUILD_BUG_ON((sizeof(struct rte_mempool_cache) &
706                           RTE_CACHE_LINE_MASK) != 0);
707 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
708         RTE_BUILD_BUG_ON((sizeof(struct rte_mempool_debug_stats) &
709                           RTE_CACHE_LINE_MASK) != 0);
710         RTE_BUILD_BUG_ON((offsetof(struct rte_mempool, stats) &
711                           RTE_CACHE_LINE_MASK) != 0);
712 #endif
713
714         mempool_list = RTE_TAILQ_CAST(rte_mempool_tailq.head, rte_mempool_list);
715
716         /* asked cache too big */
717         if (cache_size > RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE ||
718             CALC_CACHE_FLUSHTHRESH(cache_size) > n) {
719                 rte_errno = EINVAL;
720                 return NULL;
721         }
722
723         /* "no cache align" imply "no spread" */
724         if (flags & MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN)
725                 flags |= MEMPOOL_F_NO_SPREAD;
726
727         /* calculate mempool object sizes. */
728         if (!rte_mempool_calc_obj_size(elt_size, flags, &objsz)) {
729                 rte_errno = EINVAL;
730                 return NULL;
731         }
732
733         rte_rwlock_write_lock(RTE_EAL_MEMPOOL_RWLOCK);
734
735         /*
736          * reserve a memory zone for this mempool: private data is
737          * cache-aligned
738          */
739         private_data_size = (private_data_size +
740                              RTE_MEMPOOL_ALIGN_MASK) & (~RTE_MEMPOOL_ALIGN_MASK);
741
742
743         /* try to allocate tailq entry */
744         te = rte_zmalloc("MEMPOOL_TAILQ_ENTRY", sizeof(*te), 0);
745         if (te == NULL) {
746                 RTE_LOG(ERR, MEMPOOL, "Cannot allocate tailq entry!\n");
747                 goto exit_unlock;
748         }
749
750         mempool_size = MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, cache_size);
751         mempool_size += private_data_size;
752         mempool_size = RTE_ALIGN_CEIL(mempool_size, RTE_MEMPOOL_ALIGN);
753
754         snprintf(mz_name, sizeof(mz_name), RTE_MEMPOOL_MZ_FORMAT, name);
755
756         mz = rte_memzone_reserve(mz_name, mempool_size, socket_id, mz_flags);
757         if (mz == NULL)
758                 goto exit_unlock;
759
760         /* init the mempool structure */
761         mp = mz->addr;
762         memset(mp, 0, sizeof(*mp));
763         snprintf(mp->name, sizeof(mp->name), "%s", name);
764         mp->mz = mz;
765         mp->socket_id = socket_id;
766         mp->size = n;
767         mp->flags = flags;
768         mp->socket_id = socket_id;
769         mp->elt_size = objsz.elt_size;
770         mp->header_size = objsz.header_size;
771         mp->trailer_size = objsz.trailer_size;
772         mp->cache_size = cache_size;
773         mp->cache_flushthresh = CALC_CACHE_FLUSHTHRESH(cache_size);
774         mp->private_data_size = private_data_size;
775         STAILQ_INIT(&mp->elt_list);
776         STAILQ_INIT(&mp->mem_list);
777
778         /*
779          * local_cache pointer is set even if cache_size is zero.
780          * The local_cache points to just past the elt_pa[] array.
781          */
782         mp->local_cache = (struct rte_mempool_cache *)
783                 RTE_PTR_ADD(mp, MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, 0));
784
785         te->data = mp;
786         rte_rwlock_write_lock(RTE_EAL_TAILQ_RWLOCK);
787         TAILQ_INSERT_TAIL(mempool_list, te, next);
788         rte_rwlock_write_unlock(RTE_EAL_TAILQ_RWLOCK);
789         rte_rwlock_write_unlock(RTE_EAL_MEMPOOL_RWLOCK);
790
791         return mp;
792
793 exit_unlock:
794         rte_rwlock_write_unlock(RTE_EAL_MEMPOOL_RWLOCK);
795         rte_free(te);
796         rte_mempool_free(mp);
797         return NULL;
798 }
799
800 /* create the mempool */
801 struct rte_mempool *
802 rte_mempool_create(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
803         unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
804         rte_mempool_ctor_t *mp_init, void *mp_init_arg,
805         rte_mempool_obj_cb_t *obj_init, void *obj_init_arg,
806         int socket_id, unsigned flags)
807 {
808         struct rte_mempool *mp;
809
810         mp = rte_mempool_create_empty(name, n, elt_size, cache_size,
811                 private_data_size, socket_id, flags);
812         if (mp == NULL)
813                 return NULL;
814
815         /* call the mempool priv initializer */
816         if (mp_init)
817                 mp_init(mp, mp_init_arg);
818
819         if (rte_mempool_populate_default(mp) < 0)
820                 goto fail;
821
822         /* call the object initializers */
823         if (obj_init)
824                 rte_mempool_obj_iter(mp, obj_init, obj_init_arg);
825
826         return mp;
827
828  fail:
829         rte_mempool_free(mp);
830         return NULL;
831 }
832
833 /*
834  * Create the mempool over already allocated chunk of memory.
835  * That external memory buffer can consists of physically disjoint pages.
836  * Setting vaddr to NULL, makes mempool to fallback to original behaviour
837  * and allocate space for mempool and it's elements as one big chunk of
838  * physically continuos memory.
839  */
840 struct rte_mempool *
841 rte_mempool_xmem_create(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
842                 unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
843                 rte_mempool_ctor_t *mp_init, void *mp_init_arg,
844                 rte_mempool_obj_cb_t *obj_init, void *obj_init_arg,
845                 int socket_id, unsigned flags, void *vaddr,
846                 const phys_addr_t paddr[], uint32_t pg_num, uint32_t pg_shift)
847 {
848         struct rte_mempool *mp = NULL;
849         int ret;
850
851         /* no virtual address supplied, use rte_mempool_create() */
852         if (vaddr == NULL)
853                 return rte_mempool_create(name, n, elt_size, cache_size,
854                         private_data_size, mp_init, mp_init_arg,
855                         obj_init, obj_init_arg, socket_id, flags);
856
857         /* check that we have both VA and PA */
858         if (paddr == NULL) {
859                 rte_errno = EINVAL;
860                 return NULL;
861         }
862
863         /* Check that pg_shift parameter is valid. */
864         if (pg_shift > MEMPOOL_PG_SHIFT_MAX) {
865                 rte_errno = EINVAL;
866                 return NULL;
867         }
868
869         mp = rte_mempool_create_empty(name, n, elt_size, cache_size,
870                 private_data_size, socket_id, flags);
871         if (mp == NULL)
872                 return NULL;
873
874         /* call the mempool priv initializer */
875         if (mp_init)
876                 mp_init(mp, mp_init_arg);
877
878         ret = rte_mempool_populate_phys_tab(mp, vaddr, paddr, pg_num, pg_shift,
879                 NULL, NULL);
880         if (ret < 0 || ret != (int)mp->size)
881                 goto fail;
882
883         /* call the object initializers */
884         if (obj_init)
885                 rte_mempool_obj_iter(mp, obj_init, obj_init_arg);
886
887         return mp;
888
889  fail:
890         rte_mempool_free(mp);
891         return NULL;
892 }
893
894 /* Return the number of entries in the mempool */
895 unsigned
896 rte_mempool_count(const struct rte_mempool *mp)
897 {
898         unsigned count;
899         unsigned lcore_id;
900
901         count = rte_ring_count(mp->ring);
902
903         if (mp->cache_size == 0)
904                 return count;
905
906         for (lcore_id = 0; lcore_id < RTE_MAX_LCORE; lcore_id++)
907                 count += mp->local_cache[lcore_id].len;
908
909         /*
910          * due to race condition (access to len is not locked), the
911          * total can be greater than size... so fix the result
912          */
913         if (count > mp->size)
914                 return mp->size;
915         return count;
916 }
917
918 /* dump the cache status */
919 static unsigned
920 rte_mempool_dump_cache(FILE *f, const struct rte_mempool *mp)
921 {
922         unsigned lcore_id;
923         unsigned count = 0;
924         unsigned cache_count;
925
926         fprintf(f, "  cache infos:\n");
927         fprintf(f, "    cache_size=%"PRIu32"\n", mp->cache_size);
928
929         if (mp->cache_size == 0)
930                 return count;
931
932         for (lcore_id = 0; lcore_id < RTE_MAX_LCORE; lcore_id++) {
933                 cache_count = mp->local_cache[lcore_id].len;
934                 fprintf(f, "    cache_count[%u]=%u\n", lcore_id, cache_count);
935                 count += cache_count;
936         }
937         fprintf(f, "    total_cache_count=%u\n", count);
938         return count;
939 }
940
941 #ifndef __INTEL_COMPILER
942 #pragma GCC diagnostic ignored "-Wcast-qual"
943 #endif
944
945 /* check and update cookies or panic (internal) */
946 void rte_mempool_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
947         void * const *obj_table_const, unsigned n, int free)
948 {
949 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
950         struct rte_mempool_objhdr *hdr;
951         struct rte_mempool_objtlr *tlr;
952         uint64_t cookie;
953         void *tmp;
954         void *obj;
955         void **obj_table;
956
957         /* Force to drop the "const" attribute. This is done only when
958          * DEBUG is enabled */
959         tmp = (void *) obj_table_const;
960         obj_table = (void **) tmp;
961
962         while (n--) {
963                 obj = obj_table[n];
964
965                 if (rte_mempool_from_obj(obj) != mp)
966                         rte_panic("MEMPOOL: object is owned by another "
967                                   "mempool\n");
968
969                 hdr = __mempool_get_header(obj);
970                 cookie = hdr->cookie;
971
972                 if (free == 0) {
973                         if (cookie != RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE1) {
974                                 rte_log_set_history(0);
975                                 RTE_LOG(CRIT, MEMPOOL,
976                                         "obj=%p, mempool=%p, cookie=%" PRIx64 "\n",
977                                         obj, (const void *) mp, cookie);
978                                 rte_panic("MEMPOOL: bad header cookie (put)\n");
979                         }
980                         hdr->cookie = RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE2;
981                 } else if (free == 1) {
982                         if (cookie != RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE2) {
983                                 rte_log_set_history(0);
984                                 RTE_LOG(CRIT, MEMPOOL,
985                                         "obj=%p, mempool=%p, cookie=%" PRIx64 "\n",
986                                         obj, (const void *) mp, cookie);
987                                 rte_panic("MEMPOOL: bad header cookie (get)\n");
988                         }
989                         hdr->cookie = RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE1;
990                 } else if (free == 2) {
991                         if (cookie != RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE1 &&
992                             cookie != RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE2) {
993                                 rte_log_set_history(0);
994                                 RTE_LOG(CRIT, MEMPOOL,
995                                         "obj=%p, mempool=%p, cookie=%" PRIx64 "\n",
996                                         obj, (const void *) mp, cookie);
997                                 rte_panic("MEMPOOL: bad header cookie (audit)\n");
998                         }
999                 }
1000                 tlr = __mempool_get_trailer(obj);
1001                 cookie = tlr->cookie;
1002                 if (cookie != RTE_MEMPOOL_TRAILER_COOKIE) {
1003                         rte_log_set_history(0);
1004                         RTE_LOG(CRIT, MEMPOOL,
1005                                 "obj=%p, mempool=%p, cookie=%" PRIx64 "\n",
1006                                 obj, (const void *) mp, cookie);
1007                         rte_panic("MEMPOOL: bad trailer cookie\n");
1008                 }
1009         }
1010 #else
1011         RTE_SET_USED(mp);
1012         RTE_SET_USED(obj_table_const);
1013         RTE_SET_USED(n);
1014         RTE_SET_USED(free);
1015 #endif
1016 }
1017
1018 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1019 static void
1020 mempool_obj_audit(struct rte_mempool *mp, __rte_unused void *opaque,
1021         void *obj, __rte_unused unsigned idx)
1022 {
1023         __mempool_check_cookies(mp, &obj, 1, 2);
1024 }
1025
1026 static void
1027 mempool_audit_cookies(struct rte_mempool *mp)
1028 {
1029         unsigned num;
1030
1031         num = rte_mempool_obj_iter(mp, mempool_obj_audit, NULL);
1032         if (num != mp->size) {
1033                 rte_panic("rte_mempool_obj_iter(mempool=%p, size=%u) "
1034                         "iterated only over %u elements\n",
1035                         mp, mp->size, num);
1036         }
1037 }
1038 #else
1039 #define mempool_audit_cookies(mp) do {} while(0)
1040 #endif
1041
1042 #ifndef __INTEL_COMPILER
1043 #pragma GCC diagnostic error "-Wcast-qual"
1044 #endif
1045
1046 /* check cookies before and after objects */
1047 static void
1048 mempool_audit_cache(const struct rte_mempool *mp)
1049 {
1050         /* check cache size consistency */
1051         unsigned lcore_id;
1052
1053         if (mp->cache_size == 0)
1054                 return;
1055
1056         for (lcore_id = 0; lcore_id < RTE_MAX_LCORE; lcore_id++) {
1057                 if (mp->local_cache[lcore_id].len > mp->cache_flushthresh) {
1058                         RTE_LOG(CRIT, MEMPOOL, "badness on cache[%u]\n",
1059                                 lcore_id);
1060                         rte_panic("MEMPOOL: invalid cache len\n");
1061                 }
1062         }
1063 }
1064
1065 /* check the consistency of mempool (size, cookies, ...) */
1066 void
1067 rte_mempool_audit(struct rte_mempool *mp)
1068 {
1069         mempool_audit_cache(mp);
1070         mempool_audit_cookies(mp);
1071
1072         /* For case where mempool DEBUG is not set, and cache size is 0 */
1073         RTE_SET_USED(mp);
1074 }
1075
1076 /* dump the status of the mempool on the console */
1077 void
1078 rte_mempool_dump(FILE *f, struct rte_mempool *mp)
1079 {
1080 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1081         struct rte_mempool_debug_stats sum;
1082         unsigned lcore_id;
1083 #endif
1084         struct rte_mempool_memhdr *memhdr;
1085         unsigned common_count;
1086         unsigned cache_count;
1087         size_t mem_len = 0;
1088
1089         RTE_ASSERT(f != NULL);
1090         RTE_ASSERT(mp != NULL);
1091
1092         fprintf(f, "mempool <%s>@%p\n", mp->name, mp);
1093         fprintf(f, "  flags=%x\n", mp->flags);
1094         fprintf(f, "  ring=<%s>@%p\n", mp->ring->name, mp->ring);
1095         fprintf(f, "  phys_addr=0x%" PRIx64 "\n", mp->mz->phys_addr);
1096         fprintf(f, "  nb_mem_chunks=%u\n", mp->nb_mem_chunks);
1097         fprintf(f, "  size=%"PRIu32"\n", mp->size);
1098         fprintf(f, "  populated_size=%"PRIu32"\n", mp->populated_size);
1099         fprintf(f, "  header_size=%"PRIu32"\n", mp->header_size);
1100         fprintf(f, "  elt_size=%"PRIu32"\n", mp->elt_size);
1101         fprintf(f, "  trailer_size=%"PRIu32"\n", mp->trailer_size);
1102         fprintf(f, "  total_obj_size=%"PRIu32"\n",
1103                mp->header_size + mp->elt_size + mp->trailer_size);
1104
1105         fprintf(f, "  private_data_size=%"PRIu32"\n", mp->private_data_size);
1106
1107         STAILQ_FOREACH(memhdr, &mp->mem_list, next)
1108                 mem_len += memhdr->len;
1109         if (mem_len != 0) {
1110                 fprintf(f, "  avg bytes/object=%#Lf\n",
1111                         (long double)mem_len / mp->size);
1112         }
1113
1114         cache_count = rte_mempool_dump_cache(f, mp);
1115         common_count = rte_ring_count(mp->ring);
1116         if ((cache_count + common_count) > mp->size)
1117                 common_count = mp->size - cache_count;
1118         fprintf(f, "  common_pool_count=%u\n", common_count);
1119
1120         /* sum and dump statistics */
1121 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1122         memset(&sum, 0, sizeof(sum));
1123         for (lcore_id = 0; lcore_id < RTE_MAX_LCORE; lcore_id++) {
1124                 sum.put_bulk += mp->stats[lcore_id].put_bulk;
1125                 sum.put_objs += mp->stats[lcore_id].put_objs;
1126                 sum.get_success_bulk += mp->stats[lcore_id].get_success_bulk;
1127                 sum.get_success_objs += mp->stats[lcore_id].get_success_objs;
1128                 sum.get_fail_bulk += mp->stats[lcore_id].get_fail_bulk;
1129                 sum.get_fail_objs += mp->stats[lcore_id].get_fail_objs;
1130         }
1131         fprintf(f, "  stats:\n");
1132         fprintf(f, "    put_bulk=%"PRIu64"\n", sum.put_bulk);
1133         fprintf(f, "    put_objs=%"PRIu64"\n", sum.put_objs);
1134         fprintf(f, "    get_success_bulk=%"PRIu64"\n", sum.get_success_bulk);
1135         fprintf(f, "    get_success_objs=%"PRIu64"\n", sum.get_success_objs);
1136         fprintf(f, "    get_fail_bulk=%"PRIu64"\n", sum.get_fail_bulk);
1137         fprintf(f, "    get_fail_objs=%"PRIu64"\n", sum.get_fail_objs);
1138 #else
1139         fprintf(f, "  no statistics available\n");
1140 #endif
1141
1142         rte_mempool_audit(mp);
1143 }
1144
1145 /* dump the status of all mempools on the console */
1146 void
1147 rte_mempool_list_dump(FILE *f)
1148 {
1149         struct rte_mempool *mp = NULL;
1150         struct rte_tailq_entry *te;
1151         struct rte_mempool_list *mempool_list;
1152
1153         mempool_list = RTE_TAILQ_CAST(rte_mempool_tailq.head, rte_mempool_list);
1154
1155         rte_rwlock_read_lock(RTE_EAL_MEMPOOL_RWLOCK);
1156
1157         TAILQ_FOREACH(te, mempool_list, next) {
1158                 mp = (struct rte_mempool *) te->data;
1159                 rte_mempool_dump(f, mp);
1160         }
1161
1162         rte_rwlock_read_unlock(RTE_EAL_MEMPOOL_RWLOCK);
1163 }
1164
1165 /* search a mempool from its name */
1166 struct rte_mempool *
1167 rte_mempool_lookup(const char *name)
1168 {
1169         struct rte_mempool *mp = NULL;
1170         struct rte_tailq_entry *te;
1171         struct rte_mempool_list *mempool_list;
1172
1173         mempool_list = RTE_TAILQ_CAST(rte_mempool_tailq.head, rte_mempool_list);
1174
1175         rte_rwlock_read_lock(RTE_EAL_MEMPOOL_RWLOCK);
1176
1177         TAILQ_FOREACH(te, mempool_list, next) {
1178                 mp = (struct rte_mempool *) te->data;
1179                 if (strncmp(name, mp->name, RTE_MEMPOOL_NAMESIZE) == 0)
1180                         break;
1181         }
1182
1183         rte_rwlock_read_unlock(RTE_EAL_MEMPOOL_RWLOCK);
1184
1185         if (te == NULL) {
1186                 rte_errno = ENOENT;
1187                 return NULL;
1188         }
1189
1190         return mp;
1191 }
1192
1193 void rte_mempool_walk(void (*func)(struct rte_mempool *, void *),
1194                       void *arg)
1195 {
1196         struct rte_tailq_entry *te = NULL;
1197         struct rte_mempool_list *mempool_list;
1198
1199         mempool_list = RTE_TAILQ_CAST(rte_mempool_tailq.head, rte_mempool_list);
1200
1201         rte_rwlock_read_lock(RTE_EAL_MEMPOOL_RWLOCK);
1202
1203         TAILQ_FOREACH(te, mempool_list, next) {
1204                 (*func)((struct rte_mempool *) te->data, arg);
1205         }
1206
1207         rte_rwlock_read_unlock(RTE_EAL_MEMPOOL_RWLOCK);
1208 }