2657417edcd47a93b69e51aa396deecdf2906e10
[dpdk.git] / lib / mempool / rte_mempool.h
1 /* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
2  * Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation.
3  * Copyright(c) 2016 6WIND S.A.
4  */
5
6 #ifndef _RTE_MEMPOOL_H_
7 #define _RTE_MEMPOOL_H_
8
9 /**
10  * @file
11  * RTE Mempool.
12  *
13  * A memory pool is an allocator of fixed-size object. It is
14  * identified by its name, and uses a ring to store free objects. It
15  * provides some other optional services, like a per-core object
16  * cache, and an alignment helper to ensure that objects are padded
17  * to spread them equally on all RAM channels, ranks, and so on.
18  *
19  * Objects owned by a mempool should never be added in another
20  * mempool. When an object is freed using rte_mempool_put() or
21  * equivalent, the object data is not modified; the user can save some
22  * meta-data in the object data and retrieve them when allocating a
23  * new object.
24  *
25  * Note: the mempool implementation is not preemptible. An lcore must not be
26  * interrupted by another task that uses the same mempool (because it uses a
27  * ring which is not preemptible). Also, usual mempool functions like
28  * rte_mempool_get() or rte_mempool_put() are designed to be called from an EAL
29  * thread due to the internal per-lcore cache. Due to the lack of caching,
30  * rte_mempool_get() or rte_mempool_put() performance will suffer when called
31  * by unregistered non-EAL threads. Instead, unregistered non-EAL threads
32  * should call rte_mempool_generic_get() or rte_mempool_generic_put() with a
33  * user cache created with rte_mempool_cache_create().
34  */
35
36 #include <stdio.h>
37 #include <stdlib.h>
38 #include <stdint.h>
39 #include <errno.h>
40 #include <inttypes.h>
41
42 #include <rte_config.h>
43 #include <rte_spinlock.h>
44 #include <rte_log.h>
45 #include <rte_debug.h>
46 #include <rte_lcore.h>
47 #include <rte_memory.h>
48 #include <rte_branch_prediction.h>
49 #include <rte_ring.h>
50 #include <rte_memcpy.h>
51 #include <rte_common.h>
52
53 #include "rte_mempool_trace_fp.h"
54
55 #ifdef __cplusplus
56 extern "C" {
57 #endif
58
59 #define RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE1  0xbadbadbadadd2e55ULL /**< Header cookie. */
60 #define RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE2  0xf2eef2eedadd2e55ULL /**< Header cookie. */
61 #define RTE_MEMPOOL_TRAILER_COOKIE  0xadd2e55badbadbadULL /**< Trailer cookie.*/
62
63 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
64 /**
65  * A structure that stores the mempool statistics (per-lcore).
66  * Note: Cache stats (put_cache_bulk/objs, get_cache_bulk/objs) are not
67  * captured since they can be calculated from other stats.
68  * For example: put_cache_objs = put_objs - put_common_pool_objs.
69  */
70 struct rte_mempool_debug_stats {
71         uint64_t put_bulk;             /**< Number of puts. */
72         uint64_t put_objs;             /**< Number of objects successfully put. */
73         uint64_t put_common_pool_bulk; /**< Number of bulks enqueued in common pool. */
74         uint64_t put_common_pool_objs; /**< Number of objects enqueued in common pool. */
75         uint64_t get_common_pool_bulk; /**< Number of bulks dequeued from common pool. */
76         uint64_t get_common_pool_objs; /**< Number of objects dequeued from common pool. */
77         uint64_t get_success_bulk;     /**< Successful allocation number. */
78         uint64_t get_success_objs;     /**< Objects successfully allocated. */
79         uint64_t get_fail_bulk;        /**< Failed allocation number. */
80         uint64_t get_fail_objs;        /**< Objects that failed to be allocated. */
81         uint64_t get_success_blks;     /**< Successful allocation number of contiguous blocks. */
82         uint64_t get_fail_blks;        /**< Failed allocation number of contiguous blocks. */
83 } __rte_cache_aligned;
84 #endif
85
86 /**
87  * A structure that stores a per-core object cache.
88  */
89 struct rte_mempool_cache {
90         uint32_t size;        /**< Size of the cache */
91         uint32_t flushthresh; /**< Threshold before we flush excess elements */
92         uint32_t len;         /**< Current cache count */
93         /*
94          * Cache is allocated to this size to allow it to overflow in certain
95          * cases to avoid needless emptying of cache.
96          */
97         void *objs[RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE * 3]; /**< Cache objects */
98 } __rte_cache_aligned;
99
100 /**
101  * A structure that stores the size of mempool elements.
102  */
103 struct rte_mempool_objsz {
104         uint32_t elt_size;     /**< Size of an element. */
105         uint32_t header_size;  /**< Size of header (before elt). */
106         uint32_t trailer_size; /**< Size of trailer (after elt). */
107         uint32_t total_size;
108         /**< Total size of an object (header + elt + trailer). */
109 };
110
111 /**< Maximum length of a memory pool's name. */
112 #define RTE_MEMPOOL_NAMESIZE (RTE_RING_NAMESIZE - \
113                               sizeof(RTE_MEMPOOL_MZ_PREFIX) + 1)
114 #define RTE_MEMPOOL_MZ_PREFIX "MP_"
115
116 /* "MP_<name>" */
117 #define RTE_MEMPOOL_MZ_FORMAT   RTE_MEMPOOL_MZ_PREFIX "%s"
118
119 #define MEMPOOL_PG_SHIFT_MAX    (sizeof(uintptr_t) * CHAR_BIT - 1)
120
121 /** Mempool over one chunk of physically continuous memory */
122 #define MEMPOOL_PG_NUM_DEFAULT  1
123
124 #ifndef RTE_MEMPOOL_ALIGN
125 /**
126  * Alignment of elements inside mempool.
127  */
128 #define RTE_MEMPOOL_ALIGN       RTE_CACHE_LINE_SIZE
129 #endif
130
131 #define RTE_MEMPOOL_ALIGN_MASK  (RTE_MEMPOOL_ALIGN - 1)
132
133 /**
134  * Mempool object header structure
135  *
136  * Each object stored in mempools are prefixed by this header structure,
137  * it allows to retrieve the mempool pointer from the object and to
138  * iterate on all objects attached to a mempool. When debug is enabled,
139  * a cookie is also added in this structure preventing corruptions and
140  * double-frees.
141  */
142 struct rte_mempool_objhdr {
143         RTE_STAILQ_ENTRY(rte_mempool_objhdr) next; /**< Next in list. */
144         struct rte_mempool *mp;          /**< The mempool owning the object. */
145         rte_iova_t iova;                 /**< IO address of the object. */
146 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
147         uint64_t cookie;                 /**< Debug cookie. */
148 #endif
149 };
150
151 /**
152  * A list of object headers type
153  */
154 RTE_STAILQ_HEAD(rte_mempool_objhdr_list, rte_mempool_objhdr);
155
156 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
157
158 /**
159  * Mempool object trailer structure
160  *
161  * In debug mode, each object stored in mempools are suffixed by this
162  * trailer structure containing a cookie preventing memory corruptions.
163  */
164 struct rte_mempool_objtlr {
165         uint64_t cookie;                 /**< Debug cookie. */
166 };
167
168 #endif
169
170 /**
171  * A list of memory where objects are stored
172  */
173 RTE_STAILQ_HEAD(rte_mempool_memhdr_list, rte_mempool_memhdr);
174
175 /**
176  * Callback used to free a memory chunk
177  */
178 typedef void (rte_mempool_memchunk_free_cb_t)(struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
179         void *opaque);
180
181 /**
182  * Mempool objects memory header structure
183  *
184  * The memory chunks where objects are stored. Each chunk is virtually
185  * and physically contiguous.
186  */
187 struct rte_mempool_memhdr {
188         RTE_STAILQ_ENTRY(rte_mempool_memhdr) next; /**< Next in list. */
189         struct rte_mempool *mp;  /**< The mempool owning the chunk */
190         void *addr;              /**< Virtual address of the chunk */
191         rte_iova_t iova;         /**< IO address of the chunk */
192         size_t len;              /**< length of the chunk */
193         rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb; /**< Free callback */
194         void *opaque;            /**< Argument passed to the free callback */
195 };
196
197 /**
198  * Additional information about the mempool
199  *
200  * The structure is cache-line aligned to avoid ABI breakages in
201  * a number of cases when something small is added.
202  */
203 struct rte_mempool_info {
204         /** Number of objects in the contiguous block */
205         unsigned int contig_block_size;
206 } __rte_cache_aligned;
207
208 /**
209  * The RTE mempool structure.
210  */
211 struct rte_mempool {
212         char name[RTE_MEMPOOL_NAMESIZE]; /**< Name of mempool. */
213         RTE_STD_C11
214         union {
215                 void *pool_data;         /**< Ring or pool to store objects. */
216                 uint64_t pool_id;        /**< External mempool identifier. */
217         };
218         void *pool_config;               /**< optional args for ops alloc. */
219         const struct rte_memzone *mz;    /**< Memzone where pool is alloc'd. */
220         unsigned int flags;              /**< Flags of the mempool. */
221         int socket_id;                   /**< Socket id passed at create. */
222         uint32_t size;                   /**< Max size of the mempool. */
223         uint32_t cache_size;
224         /**< Size of per-lcore default local cache. */
225
226         uint32_t elt_size;               /**< Size of an element. */
227         uint32_t header_size;            /**< Size of header (before elt). */
228         uint32_t trailer_size;           /**< Size of trailer (after elt). */
229
230         unsigned private_data_size;      /**< Size of private data. */
231         /**
232          * Index into rte_mempool_ops_table array of mempool ops
233          * structs, which contain callback function pointers.
234          * We're using an index here rather than pointers to the callbacks
235          * to facilitate any secondary processes that may want to use
236          * this mempool.
237          */
238         int32_t ops_index;
239
240         struct rte_mempool_cache *local_cache; /**< Per-lcore local cache */
241
242         uint32_t populated_size;         /**< Number of populated objects. */
243         struct rte_mempool_objhdr_list elt_list; /**< List of objects in pool */
244         uint32_t nb_mem_chunks;          /**< Number of memory chunks */
245         struct rte_mempool_memhdr_list mem_list; /**< List of memory chunks */
246
247 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
248         /** Per-lcore statistics. */
249         struct rte_mempool_debug_stats stats[RTE_MAX_LCORE];
250 #endif
251 }  __rte_cache_aligned;
252
253 /** Spreading among memory channels not required. */
254 #define RTE_MEMPOOL_F_NO_SPREAD         0x0001
255 /**
256  * Backward compatibility synonym for RTE_MEMPOOL_F_NO_SPREAD.
257  * To be deprecated.
258  */
259 #define MEMPOOL_F_NO_SPREAD             RTE_MEMPOOL_F_NO_SPREAD
260 /** Do not align objects on cache lines. */
261 #define RTE_MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN    0x0002
262 /**
263  * Backward compatibility synonym for RTE_MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN.
264  * To be deprecated.
265  */
266 #define MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN        RTE_MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN
267 /** Default put is "single-producer". */
268 #define RTE_MEMPOOL_F_SP_PUT            0x0004
269 /**
270  * Backward compatibility synonym for RTE_MEMPOOL_F_SP_PUT.
271  * To be deprecated.
272  */
273 #define MEMPOOL_F_SP_PUT                RTE_MEMPOOL_F_SP_PUT
274 /** Default get is "single-consumer". */
275 #define RTE_MEMPOOL_F_SC_GET            0x0008
276 /**
277  * Backward compatibility synonym for RTE_MEMPOOL_F_SC_GET.
278  * To be deprecated.
279  */
280 #define MEMPOOL_F_SC_GET                RTE_MEMPOOL_F_SC_GET
281 /** Internal: pool is created. */
282 #define RTE_MEMPOOL_F_POOL_CREATED      0x0010
283 /** Don't need IOVA contiguous objects. */
284 #define RTE_MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG    0x0020
285 /**
286  * Backward compatibility synonym for RTE_MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG.
287  * To be deprecated.
288  */
289 #define MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG        RTE_MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG
290 /** Internal: no object from the pool can be used for device IO (DMA). */
291 #define RTE_MEMPOOL_F_NON_IO            0x0040
292
293 /**
294  * @internal When debug is enabled, store some statistics.
295  *
296  * @param mp
297  *   Pointer to the memory pool.
298  * @param name
299  *   Name of the statistics field to increment in the memory pool.
300  * @param n
301  *   Number to add to the object-oriented statistics.
302  */
303 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
304 #define RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, name, n) do {                  \
305                 unsigned __lcore_id = rte_lcore_id();           \
306                 if (__lcore_id < RTE_MAX_LCORE) {               \
307                         mp->stats[__lcore_id].name += n;        \
308                 }                                               \
309         } while (0)
310 #else
311 #define RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, name, n) do {} while (0)
312 #endif
313
314 /**
315  * Calculate the size of the mempool header.
316  *
317  * @param mp
318  *   Pointer to the memory pool.
319  * @param cs
320  *   Size of the per-lcore cache.
321  */
322 #define MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, cs) \
323         (sizeof(*(mp)) + (((cs) == 0) ? 0 : \
324         (sizeof(struct rte_mempool_cache) * RTE_MAX_LCORE)))
325
326 /* return the header of a mempool object (internal) */
327 static inline struct rte_mempool_objhdr *
328 rte_mempool_get_header(void *obj)
329 {
330         return (struct rte_mempool_objhdr *)RTE_PTR_SUB(obj,
331                 sizeof(struct rte_mempool_objhdr));
332 }
333
334 /**
335  * Return a pointer to the mempool owning this object.
336  *
337  * @param obj
338  *   An object that is owned by a pool. If this is not the case,
339  *   the behavior is undefined.
340  * @return
341  *   A pointer to the mempool structure.
342  */
343 static inline struct rte_mempool *rte_mempool_from_obj(void *obj)
344 {
345         struct rte_mempool_objhdr *hdr = rte_mempool_get_header(obj);
346         return hdr->mp;
347 }
348
349 /* return the trailer of a mempool object (internal) */
350 static inline struct rte_mempool_objtlr *rte_mempool_get_trailer(void *obj)
351 {
352         struct rte_mempool *mp = rte_mempool_from_obj(obj);
353         return (struct rte_mempool_objtlr *)RTE_PTR_ADD(obj, mp->elt_size);
354 }
355
356 /**
357  * @internal Check and update cookies or panic.
358  *
359  * @param mp
360  *   Pointer to the memory pool.
361  * @param obj_table_const
362  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
363  * @param n
364  *   Index of object in object table.
365  * @param free
366  *   - 0: object is supposed to be allocated, mark it as free
367  *   - 1: object is supposed to be free, mark it as allocated
368  *   - 2: just check that cookie is valid (free or allocated)
369  */
370 void rte_mempool_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
371         void * const *obj_table_const, unsigned n, int free);
372
373 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
374 #define RTE_MEMPOOL_CHECK_COOKIES(mp, obj_table_const, n, free) \
375         rte_mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free)
376 #else
377 #define RTE_MEMPOOL_CHECK_COOKIES(mp, obj_table_const, n, free) do {} while (0)
378 #endif /* RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG */
379
380 /**
381  * @internal Check contiguous object blocks and update cookies or panic.
382  *
383  * @param mp
384  *   Pointer to the memory pool.
385  * @param first_obj_table_const
386  *   Pointer to a table of void * pointers (first object of the contiguous
387  *   object blocks).
388  * @param n
389  *   Number of contiguous object blocks.
390  * @param free
391  *   - 0: object is supposed to be allocated, mark it as free
392  *   - 1: object is supposed to be free, mark it as allocated
393  *   - 2: just check that cookie is valid (free or allocated)
394  */
395 void rte_mempool_contig_blocks_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
396         void * const *first_obj_table_const, unsigned int n, int free);
397
398 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
399 #define RTE_MEMPOOL_CONTIG_BLOCKS_CHECK_COOKIES(mp, first_obj_table_const, n, \
400                                                 free) \
401         rte_mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table_const, n, \
402                                                 free)
403 #else
404 #define RTE_MEMPOOL_CONTIG_BLOCKS_CHECK_COOKIES(mp, first_obj_table_const, n, \
405                                                 free) \
406         do {} while (0)
407 #endif /* RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG */
408
409 #define RTE_MEMPOOL_OPS_NAMESIZE 32 /**< Max length of ops struct name. */
410
411 /**
412  * Prototype for implementation specific data provisioning function.
413  *
414  * The function should provide the implementation specific memory for
415  * use by the other mempool ops functions in a given mempool ops struct.
416  * E.g. the default ops provides an instance of the rte_ring for this purpose.
417  * it will most likely point to a different type of data structure, and
418  * will be transparent to the application programmer.
419  * This function should set mp->pool_data.
420  */
421 typedef int (*rte_mempool_alloc_t)(struct rte_mempool *mp);
422
423 /**
424  * Free the opaque private data pointed to by mp->pool_data pointer.
425  */
426 typedef void (*rte_mempool_free_t)(struct rte_mempool *mp);
427
428 /**
429  * Enqueue an object into the external pool.
430  */
431 typedef int (*rte_mempool_enqueue_t)(struct rte_mempool *mp,
432                 void * const *obj_table, unsigned int n);
433
434 /**
435  * Dequeue an object from the external pool.
436  */
437 typedef int (*rte_mempool_dequeue_t)(struct rte_mempool *mp,
438                 void **obj_table, unsigned int n);
439
440 /**
441  * Dequeue a number of contiguous object blocks from the external pool.
442  */
443 typedef int (*rte_mempool_dequeue_contig_blocks_t)(struct rte_mempool *mp,
444                  void **first_obj_table, unsigned int n);
445
446 /**
447  * Return the number of available objects in the external pool.
448  */
449 typedef unsigned (*rte_mempool_get_count)(const struct rte_mempool *mp);
450
451 /**
452  * Calculate memory size required to store given number of objects.
453  *
454  * If mempool objects are not required to be IOVA-contiguous
455  * (the flag RTE_MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG is set), min_chunk_size defines
456  * virtually contiguous chunk size. Otherwise, if mempool objects must
457  * be IOVA-contiguous (the flag RTE_MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG is clear),
458  * min_chunk_size defines IOVA-contiguous chunk size.
459  *
460  * @param[in] mp
461  *   Pointer to the memory pool.
462  * @param[in] obj_num
463  *   Number of objects.
464  * @param[in] pg_shift
465  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
466  * @param[out] min_chunk_size
467  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
468  *   store memory pool objects.
469  * @param[out] align
470  *   Location for required memory chunk alignment.
471  * @return
472  *   Required memory size.
473  */
474 typedef ssize_t (*rte_mempool_calc_mem_size_t)(const struct rte_mempool *mp,
475                 uint32_t obj_num,  uint32_t pg_shift,
476                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
477
478 /**
479  * @internal Helper to calculate memory size required to store given
480  * number of objects.
481  *
482  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
483  *
484  * If page boundaries may be ignored, it is just a product of total
485  * object size including header and trailer and number of objects.
486  * Otherwise, it is a number of pages required to store given number of
487  * objects without crossing page boundary.
488  *
489  * Note that if object size is bigger than page size, then it assumes
490  * that pages are grouped in subsets of physically continuous pages big
491  * enough to store at least one object.
492  *
493  * Minimum size of memory chunk is the total element size.
494  * Required memory chunk alignment is the cache line size.
495  *
496  * @param[in] mp
497  *   A pointer to the mempool structure.
498  * @param[in] obj_num
499  *   Number of objects to be added in mempool.
500  * @param[in] pg_shift
501  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
502  * @param[in] chunk_reserve
503  *   Amount of memory that must be reserved at the beginning of each page,
504  *   or at the beginning of the memory area if pg_shift is 0.
505  * @param[out] min_chunk_size
506  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
507  *   store memory pool objects.
508  * @param[out] align
509  *   Location for required memory chunk alignment.
510  * @return
511  *   Required memory size.
512  */
513 ssize_t rte_mempool_op_calc_mem_size_helper(const struct rte_mempool *mp,
514                 uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift, size_t chunk_reserve,
515                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
516
517 /**
518  * Default way to calculate memory size required to store given number of
519  * objects.
520  *
521  * Equivalent to rte_mempool_op_calc_mem_size_helper(mp, obj_num, pg_shift,
522  * 0, min_chunk_size, align).
523  */
524 ssize_t rte_mempool_op_calc_mem_size_default(const struct rte_mempool *mp,
525                 uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift,
526                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
527
528 /**
529  * Function to be called for each populated object.
530  *
531  * @param[in] mp
532  *   A pointer to the mempool structure.
533  * @param[in] opaque
534  *   An opaque pointer passed to iterator.
535  * @param[in] vaddr
536  *   Object virtual address.
537  * @param[in] iova
538  *   Input/output virtual address of the object or RTE_BAD_IOVA.
539  */
540 typedef void (rte_mempool_populate_obj_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
541                 void *opaque, void *vaddr, rte_iova_t iova);
542
543 /**
544  * Populate memory pool objects using provided memory chunk.
545  *
546  * Populated objects should be enqueued to the pool, e.g. using
547  * rte_mempool_ops_enqueue_bulk().
548  *
549  * If the given IO address is unknown (iova = RTE_BAD_IOVA),
550  * the chunk doesn't need to be physically contiguous (only virtually),
551  * and allocated objects may span two pages.
552  *
553  * @param[in] mp
554  *   A pointer to the mempool structure.
555  * @param[in] max_objs
556  *   Maximum number of objects to be populated.
557  * @param[in] vaddr
558  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
559  * @param[in] iova
560  *   The IO address
561  * @param[in] len
562  *   The length of memory in bytes.
563  * @param[in] obj_cb
564  *   Callback function to be executed for each populated object.
565  * @param[in] obj_cb_arg
566  *   An opaque pointer passed to the callback function.
567  * @return
568  *   The number of objects added on success.
569  *   On error, no objects are populated and a negative errno is returned.
570  */
571 typedef int (*rte_mempool_populate_t)(struct rte_mempool *mp,
572                 unsigned int max_objs,
573                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
574                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
575
576 /**
577  * Align objects on addresses multiple of total_elt_sz.
578  */
579 #define RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ 0x0001
580
581 /**
582  * @internal Helper to populate memory pool object using provided memory
583  * chunk: just slice objects one by one, taking care of not
584  * crossing page boundaries.
585  *
586  * If RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ is set in flags, the addresses
587  * of object headers will be aligned on a multiple of total_elt_sz.
588  * This feature is used by octeontx hardware.
589  *
590  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
591  *
592  * @param[in] mp
593  *   A pointer to the mempool structure.
594  * @param[in] flags
595  *   Logical OR of following flags:
596  *   - RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ: align objects on addresses
597  *     multiple of total_elt_sz.
598  * @param[in] max_objs
599  *   Maximum number of objects to be added in mempool.
600  * @param[in] vaddr
601  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
602  * @param[in] iova
603  *   The IO address corresponding to vaddr, or RTE_BAD_IOVA.
604  * @param[in] len
605  *   The length of memory in bytes.
606  * @param[in] obj_cb
607  *   Callback function to be executed for each populated object.
608  * @param[in] obj_cb_arg
609  *   An opaque pointer passed to the callback function.
610  * @return
611  *   The number of objects added in mempool.
612  */
613 int rte_mempool_op_populate_helper(struct rte_mempool *mp,
614                 unsigned int flags, unsigned int max_objs,
615                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
616                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
617
618 /**
619  * Default way to populate memory pool object using provided memory chunk.
620  *
621  * Equivalent to rte_mempool_op_populate_helper(mp, 0, max_objs, vaddr, iova,
622  * len, obj_cb, obj_cb_arg).
623  */
624 int rte_mempool_op_populate_default(struct rte_mempool *mp,
625                 unsigned int max_objs,
626                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
627                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
628
629 /**
630  * Get some additional information about a mempool.
631  */
632 typedef int (*rte_mempool_get_info_t)(const struct rte_mempool *mp,
633                 struct rte_mempool_info *info);
634
635
636 /** Structure defining mempool operations structure */
637 struct rte_mempool_ops {
638         char name[RTE_MEMPOOL_OPS_NAMESIZE]; /**< Name of mempool ops struct. */
639         rte_mempool_alloc_t alloc;       /**< Allocate private data. */
640         rte_mempool_free_t free;         /**< Free the external pool. */
641         rte_mempool_enqueue_t enqueue;   /**< Enqueue an object. */
642         rte_mempool_dequeue_t dequeue;   /**< Dequeue an object. */
643         rte_mempool_get_count get_count; /**< Get qty of available objs. */
644         /**
645          * Optional callback to calculate memory size required to
646          * store specified number of objects.
647          */
648         rte_mempool_calc_mem_size_t calc_mem_size;
649         /**
650          * Optional callback to populate mempool objects using
651          * provided memory chunk.
652          */
653         rte_mempool_populate_t populate;
654         /**
655          * Get mempool info
656          */
657         rte_mempool_get_info_t get_info;
658         /**
659          * Dequeue a number of contiguous object blocks.
660          */
661         rte_mempool_dequeue_contig_blocks_t dequeue_contig_blocks;
662 } __rte_cache_aligned;
663
664 #define RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX 16  /**< Max registered ops structs */
665
666 /**
667  * Structure storing the table of registered ops structs, each of which contain
668  * the function pointers for the mempool ops functions.
669  * Each process has its own storage for this ops struct array so that
670  * the mempools can be shared across primary and secondary processes.
671  * The indices used to access the array are valid across processes, whereas
672  * any function pointers stored directly in the mempool struct would not be.
673  * This results in us simply having "ops_index" in the mempool struct.
674  */
675 struct rte_mempool_ops_table {
676         rte_spinlock_t sl;     /**< Spinlock for add/delete. */
677         uint32_t num_ops;      /**< Number of used ops structs in the table. */
678         /**
679          * Storage for all possible ops structs.
680          */
681         struct rte_mempool_ops ops[RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX];
682 } __rte_cache_aligned;
683
684 /** Array of registered ops structs. */
685 extern struct rte_mempool_ops_table rte_mempool_ops_table;
686
687 /**
688  * @internal Get the mempool ops struct from its index.
689  *
690  * @param ops_index
691  *   The index of the ops struct in the ops struct table. It must be a valid
692  *   index: (0 <= idx < num_ops).
693  * @return
694  *   The pointer to the ops struct in the table.
695  */
696 static inline struct rte_mempool_ops *
697 rte_mempool_get_ops(int ops_index)
698 {
699         RTE_VERIFY((ops_index >= 0) && (ops_index < RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX));
700
701         return &rte_mempool_ops_table.ops[ops_index];
702 }
703
704 /**
705  * @internal Wrapper for mempool_ops alloc callback.
706  *
707  * @param mp
708  *   Pointer to the memory pool.
709  * @return
710  *   - 0: Success; successfully allocated mempool pool_data.
711  *   - <0: Error; code of alloc function.
712  */
713 int
714 rte_mempool_ops_alloc(struct rte_mempool *mp);
715
716 /**
717  * @internal Wrapper for mempool_ops dequeue callback.
718  *
719  * @param mp
720  *   Pointer to the memory pool.
721  * @param obj_table
722  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
723  * @param n
724  *   Number of objects to get.
725  * @return
726  *   - 0: Success; got n objects.
727  *   - <0: Error; code of dequeue function.
728  */
729 static inline int
730 rte_mempool_ops_dequeue_bulk(struct rte_mempool *mp,
731                 void **obj_table, unsigned n)
732 {
733         struct rte_mempool_ops *ops;
734         int ret;
735
736         rte_mempool_trace_ops_dequeue_bulk(mp, obj_table, n);
737         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
738         ret = ops->dequeue(mp, obj_table, n);
739         if (ret == 0) {
740                 RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_common_pool_bulk, 1);
741                 RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_common_pool_objs, n);
742         }
743         return ret;
744 }
745
746 /**
747  * @internal Wrapper for mempool_ops dequeue_contig_blocks callback.
748  *
749  * @param[in] mp
750  *   Pointer to the memory pool.
751  * @param[out] first_obj_table
752  *   Pointer to a table of void * pointers (first objects).
753  * @param[in] n
754  *   Number of blocks to get.
755  * @return
756  *   - 0: Success; got n objects.
757  *   - <0: Error; code of dequeue function.
758  */
759 static inline int
760 rte_mempool_ops_dequeue_contig_blocks(struct rte_mempool *mp,
761                 void **first_obj_table, unsigned int n)
762 {
763         struct rte_mempool_ops *ops;
764
765         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
766         RTE_ASSERT(ops->dequeue_contig_blocks != NULL);
767         rte_mempool_trace_ops_dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
768         return ops->dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
769 }
770
771 /**
772  * @internal wrapper for mempool_ops enqueue callback.
773  *
774  * @param mp
775  *   Pointer to the memory pool.
776  * @param obj_table
777  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
778  * @param n
779  *   Number of objects to put.
780  * @return
781  *   - 0: Success; n objects supplied.
782  *   - <0: Error; code of enqueue function.
783  */
784 static inline int
785 rte_mempool_ops_enqueue_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
786                 unsigned n)
787 {
788         struct rte_mempool_ops *ops;
789
790         RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_common_pool_bulk, 1);
791         RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_common_pool_objs, n);
792         rte_mempool_trace_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n);
793         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
794         return ops->enqueue(mp, obj_table, n);
795 }
796
797 /**
798  * @internal wrapper for mempool_ops get_count callback.
799  *
800  * @param mp
801  *   Pointer to the memory pool.
802  * @return
803  *   The number of available objects in the external pool.
804  */
805 unsigned
806 rte_mempool_ops_get_count(const struct rte_mempool *mp);
807
808 /**
809  * @internal wrapper for mempool_ops calc_mem_size callback.
810  * API to calculate size of memory required to store specified number of
811  * object.
812  *
813  * @param[in] mp
814  *   Pointer to the memory pool.
815  * @param[in] obj_num
816  *   Number of objects.
817  * @param[in] pg_shift
818  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
819  * @param[out] min_chunk_size
820  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
821  *   store memory pool objects.
822  * @param[out] align
823  *   Location for required memory chunk alignment.
824  * @return
825  *   Required memory size aligned at page boundary.
826  */
827 ssize_t rte_mempool_ops_calc_mem_size(const struct rte_mempool *mp,
828                                       uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift,
829                                       size_t *min_chunk_size, size_t *align);
830
831 /**
832  * @internal wrapper for mempool_ops populate callback.
833  *
834  * Populate memory pool objects using provided memory chunk.
835  *
836  * @param[in] mp
837  *   A pointer to the mempool structure.
838  * @param[in] max_objs
839  *   Maximum number of objects to be populated.
840  * @param[in] vaddr
841  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
842  * @param[in] iova
843  *   The IO address
844  * @param[in] len
845  *   The length of memory in bytes.
846  * @param[in] obj_cb
847  *   Callback function to be executed for each populated object.
848  * @param[in] obj_cb_arg
849  *   An opaque pointer passed to the callback function.
850  * @return
851  *   The number of objects added on success.
852  *   On error, no objects are populated and a negative errno is returned.
853  */
854 int rte_mempool_ops_populate(struct rte_mempool *mp, unsigned int max_objs,
855                              void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
856                              rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb,
857                              void *obj_cb_arg);
858
859 /**
860  * Wrapper for mempool_ops get_info callback.
861  *
862  * @param[in] mp
863  *   Pointer to the memory pool.
864  * @param[out] info
865  *   Pointer to the rte_mempool_info structure
866  * @return
867  *   - 0: Success; The mempool driver supports retrieving supplementary
868  *        mempool information
869  *   - -ENOTSUP - doesn't support get_info ops (valid case).
870  */
871 int rte_mempool_ops_get_info(const struct rte_mempool *mp,
872                          struct rte_mempool_info *info);
873
874 /**
875  * @internal wrapper for mempool_ops free callback.
876  *
877  * @param mp
878  *   Pointer to the memory pool.
879  */
880 void
881 rte_mempool_ops_free(struct rte_mempool *mp);
882
883 /**
884  * Set the ops of a mempool.
885  *
886  * This can only be done on a mempool that is not populated, i.e. just after
887  * a call to rte_mempool_create_empty().
888  *
889  * @param mp
890  *   Pointer to the memory pool.
891  * @param name
892  *   Name of the ops structure to use for this mempool.
893  * @param pool_config
894  *   Opaque data that can be passed by the application to the ops functions.
895  * @return
896  *   - 0: Success; the mempool is now using the requested ops functions.
897  *   - -EINVAL - Invalid ops struct name provided.
898  *   - -EEXIST - mempool already has an ops struct assigned.
899  */
900 int
901 rte_mempool_set_ops_byname(struct rte_mempool *mp, const char *name,
902                 void *pool_config);
903
904 /**
905  * Register mempool operations.
906  *
907  * @param ops
908  *   Pointer to an ops structure to register.
909  * @return
910  *   - >=0: Success; return the index of the ops struct in the table.
911  *   - -EINVAL - some missing callbacks while registering ops struct.
912  *   - -ENOSPC - the maximum number of ops structs has been reached.
913  */
914 int rte_mempool_register_ops(const struct rte_mempool_ops *ops);
915
916 /**
917  * Macro to statically register the ops of a mempool handler.
918  * Note that the rte_mempool_register_ops fails silently here when
919  * more than RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX is registered.
920  */
921 #define MEMPOOL_REGISTER_OPS(ops)                               \
922         RTE_INIT(mp_hdlr_init_##ops)                            \
923         {                                                       \
924                 rte_mempool_register_ops(&ops);                 \
925         }
926
927 /**
928  * An object callback function for mempool.
929  *
930  * Used by rte_mempool_create() and rte_mempool_obj_iter().
931  */
932 typedef void (rte_mempool_obj_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
933                 void *opaque, void *obj, unsigned obj_idx);
934 typedef rte_mempool_obj_cb_t rte_mempool_obj_ctor_t; /* compat */
935
936 /**
937  * A memory callback function for mempool.
938  *
939  * Used by rte_mempool_mem_iter().
940  */
941 typedef void (rte_mempool_mem_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
942                 void *opaque, struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
943                 unsigned mem_idx);
944
945 /**
946  * A mempool constructor callback function.
947  *
948  * Arguments are the mempool and the opaque pointer given by the user in
949  * rte_mempool_create().
950  */
951 typedef void (rte_mempool_ctor_t)(struct rte_mempool *, void *);
952
953 /**
954  * Create a new mempool named *name* in memory.
955  *
956  * This function uses ``rte_memzone_reserve()`` to allocate memory. The
957  * pool contains n elements of elt_size. Its size is set to n.
958  *
959  * @param name
960  *   The name of the mempool.
961  * @param n
962  *   The number of elements in the mempool. The optimum size (in terms of
963  *   memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
964  *   n = (2^q - 1).
965  * @param elt_size
966  *   The size of each element.
967  * @param cache_size
968  *   If cache_size is non-zero, the rte_mempool library will try to
969  *   limit the accesses to the common lockless pool, by maintaining a
970  *   per-lcore object cache. This argument must be lower or equal to
971  *   RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE and n / 1.5. It is advised to choose
972  *   cache_size to have "n modulo cache_size == 0": if this is
973  *   not the case, some elements will always stay in the pool and will
974  *   never be used. The access to the per-lcore table is of course
975  *   faster than the multi-producer/consumer pool. The cache can be
976  *   disabled if the cache_size argument is set to 0; it can be useful to
977  *   avoid losing objects in cache.
978  * @param private_data_size
979  *   The size of the private data appended after the mempool
980  *   structure. This is useful for storing some private data after the
981  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
982  * @param mp_init
983  *   A function pointer that is called for initialization of the pool,
984  *   before object initialization. The user can initialize the private
985  *   data in this function if needed. This parameter can be NULL if
986  *   not needed.
987  * @param mp_init_arg
988  *   An opaque pointer to data that can be used in the mempool
989  *   constructor function.
990  * @param obj_init
991  *   A function pointer that is called for each object at
992  *   initialization of the pool. The user can set some meta data in
993  *   objects if needed. This parameter can be NULL if not needed.
994  *   The obj_init() function takes the mempool pointer, the init_arg,
995  *   the object pointer and the object number as parameters.
996  * @param obj_init_arg
997  *   An opaque pointer to data that can be used as an argument for
998  *   each call to the object constructor function.
999  * @param socket_id
1000  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
1001  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
1002  *   constraint for the reserved zone.
1003  * @param flags
1004  *   The *flags* arguments is an OR of following flags:
1005  *   - RTE_MEMPOOL_F_NO_SPREAD: By default, objects addresses are spread
1006  *     between channels in RAM: the pool allocator will add padding
1007  *     between objects depending on the hardware configuration. See
1008  *     Memory alignment constraints for details. If this flag is set,
1009  *     the allocator will just align them to a cache line.
1010  *   - RTE_MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN: By default, the returned objects are
1011  *     cache-aligned. This flag removes this constraint, and no
1012  *     padding will be present between objects. This flag implies
1013  *     RTE_MEMPOOL_F_NO_SPREAD.
1014  *   - RTE_MEMPOOL_F_SP_PUT: If this flag is set, the default behavior
1015  *     when using rte_mempool_put() or rte_mempool_put_bulk() is
1016  *     "single-producer". Otherwise, it is "multi-producers".
1017  *   - RTE_MEMPOOL_F_SC_GET: If this flag is set, the default behavior
1018  *     when using rte_mempool_get() or rte_mempool_get_bulk() is
1019  *     "single-consumer". Otherwise, it is "multi-consumers".
1020  *   - RTE_MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG: If set, allocated objects won't
1021  *     necessarily be contiguous in IO memory.
1022  * @return
1023  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
1024  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
1025  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
1026  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
1027  *    - EINVAL - cache size provided is too large or an unknown flag was passed
1028  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
1029  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
1030  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
1031  */
1032 struct rte_mempool *
1033 rte_mempool_create(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
1034                    unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
1035                    rte_mempool_ctor_t *mp_init, void *mp_init_arg,
1036                    rte_mempool_obj_cb_t *obj_init, void *obj_init_arg,
1037                    int socket_id, unsigned flags);
1038
1039 /**
1040  * Create an empty mempool
1041  *
1042  * The mempool is allocated and initialized, but it is not populated: no
1043  * memory is allocated for the mempool elements. The user has to call
1044  * rte_mempool_populate_*() to add memory chunks to the pool. Once
1045  * populated, the user may also want to initialize each object with
1046  * rte_mempool_obj_iter().
1047  *
1048  * @param name
1049  *   The name of the mempool.
1050  * @param n
1051  *   The maximum number of elements that can be added in the mempool.
1052  *   The optimum size (in terms of memory usage) for a mempool is when n
1053  *   is a power of two minus one: n = (2^q - 1).
1054  * @param elt_size
1055  *   The size of each element.
1056  * @param cache_size
1057  *   Size of the cache. See rte_mempool_create() for details.
1058  * @param private_data_size
1059  *   The size of the private data appended after the mempool
1060  *   structure. This is useful for storing some private data after the
1061  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
1062  * @param socket_id
1063  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
1064  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
1065  *   constraint for the reserved zone.
1066  * @param flags
1067  *   Flags controlling the behavior of the mempool. See
1068  *   rte_mempool_create() for details.
1069  * @return
1070  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
1071  *   with rte_errno set appropriately. See rte_mempool_create() for details.
1072  */
1073 struct rte_mempool *
1074 rte_mempool_create_empty(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
1075         unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
1076         int socket_id, unsigned flags);
1077 /**
1078  * Free a mempool
1079  *
1080  * Unlink the mempool from global list, free the memory chunks, and all
1081  * memory referenced by the mempool. The objects must not be used by
1082  * other cores as they will be freed.
1083  *
1084  * @param mp
1085  *   A pointer to the mempool structure.
1086  */
1087 void
1088 rte_mempool_free(struct rte_mempool *mp);
1089
1090 /**
1091  * Add physically contiguous memory for objects in the pool at init
1092  *
1093  * Add a virtually and physically contiguous memory chunk in the pool
1094  * where objects can be instantiated.
1095  *
1096  * If the given IO address is unknown (iova = RTE_BAD_IOVA),
1097  * the chunk doesn't need to be physically contiguous (only virtually),
1098  * and allocated objects may span two pages.
1099  *
1100  * @param mp
1101  *   A pointer to the mempool structure.
1102  * @param vaddr
1103  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
1104  * @param iova
1105  *   The IO address
1106  * @param len
1107  *   The length of memory in bytes.
1108  * @param free_cb
1109  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
1110  * @param opaque
1111  *   An opaque argument passed to free_cb.
1112  * @return
1113  *   The number of objects added on success (strictly positive).
1114  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1115  *   mempool the following code is returned:
1116  *     (0): not enough room in chunk for one object.
1117  *     (-ENOSPC): mempool is already populated.
1118  *     (-ENOMEM): allocation failure.
1119  */
1120 int rte_mempool_populate_iova(struct rte_mempool *mp, char *vaddr,
1121         rte_iova_t iova, size_t len, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
1122         void *opaque);
1123
1124 /**
1125  * Add virtually contiguous memory for objects in the pool at init
1126  *
1127  * Add a virtually contiguous memory chunk in the pool where objects can
1128  * be instantiated.
1129  *
1130  * @param mp
1131  *   A pointer to the mempool structure.
1132  * @param addr
1133  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
1134  * @param len
1135  *   The length of memory in bytes.
1136  * @param pg_sz
1137  *   The size of memory pages in this virtual area.
1138  * @param free_cb
1139  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
1140  * @param opaque
1141  *   An opaque argument passed to free_cb.
1142  * @return
1143  *   The number of objects added on success (strictly positive).
1144  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1145  *   mempool the following code is returned:
1146  *     (0): not enough room in chunk for one object.
1147  *     (-ENOSPC): mempool is already populated.
1148  *     (-ENOMEM): allocation failure.
1149  */
1150 int
1151 rte_mempool_populate_virt(struct rte_mempool *mp, char *addr,
1152         size_t len, size_t pg_sz, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
1153         void *opaque);
1154
1155 /**
1156  * Add memory for objects in the pool at init
1157  *
1158  * This is the default function used by rte_mempool_create() to populate
1159  * the mempool. It adds memory allocated using rte_memzone_reserve().
1160  *
1161  * @param mp
1162  *   A pointer to the mempool structure.
1163  * @return
1164  *   The number of objects added on success.
1165  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1166  *   mempool and a negative errno is returned.
1167  */
1168 int rte_mempool_populate_default(struct rte_mempool *mp);
1169
1170 /**
1171  * Add memory from anonymous mapping for objects in the pool at init
1172  *
1173  * This function mmap an anonymous memory zone that is locked in
1174  * memory to store the objects of the mempool.
1175  *
1176  * @param mp
1177  *   A pointer to the mempool structure.
1178  * @return
1179  *   The number of objects added on success.
1180  *   On error, 0 is returned, rte_errno is set, and the chunk is not added in
1181  *   the memory list of the mempool.
1182  */
1183 int rte_mempool_populate_anon(struct rte_mempool *mp);
1184
1185 /**
1186  * Call a function for each mempool element
1187  *
1188  * Iterate across all objects attached to a rte_mempool and call the
1189  * callback function on it.
1190  *
1191  * @param mp
1192  *   A pointer to an initialized mempool.
1193  * @param obj_cb
1194  *   A function pointer that is called for each object.
1195  * @param obj_cb_arg
1196  *   An opaque pointer passed to the callback function.
1197  * @return
1198  *   Number of objects iterated.
1199  */
1200 uint32_t rte_mempool_obj_iter(struct rte_mempool *mp,
1201         rte_mempool_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
1202
1203 /**
1204  * Call a function for each mempool memory chunk
1205  *
1206  * Iterate across all memory chunks attached to a rte_mempool and call
1207  * the callback function on it.
1208  *
1209  * @param mp
1210  *   A pointer to an initialized mempool.
1211  * @param mem_cb
1212  *   A function pointer that is called for each memory chunk.
1213  * @param mem_cb_arg
1214  *   An opaque pointer passed to the callback function.
1215  * @return
1216  *   Number of memory chunks iterated.
1217  */
1218 uint32_t rte_mempool_mem_iter(struct rte_mempool *mp,
1219         rte_mempool_mem_cb_t *mem_cb, void *mem_cb_arg);
1220
1221 /**
1222  * Dump the status of the mempool to a file.
1223  *
1224  * @param f
1225  *   A pointer to a file for output
1226  * @param mp
1227  *   A pointer to the mempool structure.
1228  */
1229 void rte_mempool_dump(FILE *f, struct rte_mempool *mp);
1230
1231 /**
1232  * Create a user-owned mempool cache.
1233  *
1234  * This can be used by unregistered non-EAL threads to enable caching when they
1235  * interact with a mempool.
1236  *
1237  * @param size
1238  *   The size of the mempool cache. See rte_mempool_create()'s cache_size
1239  *   parameter description for more information. The same limits and
1240  *   considerations apply here too.
1241  * @param socket_id
1242  *   The socket identifier in the case of NUMA. The value can be
1243  *   SOCKET_ID_ANY if there is no NUMA constraint for the reserved zone.
1244  */
1245 struct rte_mempool_cache *
1246 rte_mempool_cache_create(uint32_t size, int socket_id);
1247
1248 /**
1249  * Free a user-owned mempool cache.
1250  *
1251  * @param cache
1252  *   A pointer to the mempool cache.
1253  */
1254 void
1255 rte_mempool_cache_free(struct rte_mempool_cache *cache);
1256
1257 /**
1258  * Get a pointer to the per-lcore default mempool cache.
1259  *
1260  * @param mp
1261  *   A pointer to the mempool structure.
1262  * @param lcore_id
1263  *   The logical core id.
1264  * @return
1265  *   A pointer to the mempool cache or NULL if disabled or unregistered non-EAL
1266  *   thread.
1267  */
1268 static __rte_always_inline struct rte_mempool_cache *
1269 rte_mempool_default_cache(struct rte_mempool *mp, unsigned lcore_id)
1270 {
1271         if (mp->cache_size == 0)
1272                 return NULL;
1273
1274         if (lcore_id >= RTE_MAX_LCORE)
1275                 return NULL;
1276
1277         rte_mempool_trace_default_cache(mp, lcore_id,
1278                 &mp->local_cache[lcore_id]);
1279         return &mp->local_cache[lcore_id];
1280 }
1281
1282 /**
1283  * Flush a user-owned mempool cache to the specified mempool.
1284  *
1285  * @param cache
1286  *   A pointer to the mempool cache.
1287  * @param mp
1288  *   A pointer to the mempool.
1289  */
1290 static __rte_always_inline void
1291 rte_mempool_cache_flush(struct rte_mempool_cache *cache,
1292                         struct rte_mempool *mp)
1293 {
1294         if (cache == NULL)
1295                 cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1296         if (cache == NULL || cache->len == 0)
1297                 return;
1298         rte_mempool_trace_cache_flush(cache, mp);
1299         rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, cache->objs, cache->len);
1300         cache->len = 0;
1301 }
1302
1303 /**
1304  * @internal Put several objects back in the mempool; used internally.
1305  * @param mp
1306  *   A pointer to the mempool structure.
1307  * @param obj_table
1308  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1309  * @param n
1310  *   The number of objects to store back in the mempool, must be strictly
1311  *   positive.
1312  * @param cache
1313  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1314  */
1315 static __rte_always_inline void
1316 rte_mempool_do_generic_put(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1317                            unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1318 {
1319         void **cache_objs;
1320
1321         /* increment stat now, adding in mempool always success */
1322         RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_bulk, 1);
1323         RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_objs, n);
1324
1325         /* No cache provided or if put would overflow mem allocated for cache */
1326         if (unlikely(cache == NULL || n > RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE))
1327                 goto ring_enqueue;
1328
1329         cache_objs = &cache->objs[cache->len];
1330
1331         /*
1332          * The cache follows the following algorithm
1333          *   1. Add the objects to the cache
1334          *   2. Anything greater than the cache min value (if it crosses the
1335          *   cache flush threshold) is flushed to the ring.
1336          */
1337
1338         /* Add elements back into the cache */
1339         rte_memcpy(&cache_objs[0], obj_table, sizeof(void *) * n);
1340
1341         cache->len += n;
1342
1343         if (cache->len >= cache->flushthresh) {
1344                 rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, &cache->objs[cache->size],
1345                                 cache->len - cache->size);
1346                 cache->len = cache->size;
1347         }
1348
1349         return;
1350
1351 ring_enqueue:
1352
1353         /* push remaining objects in ring */
1354 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1355         if (rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n) < 0)
1356                 rte_panic("cannot put objects in mempool\n");
1357 #else
1358         rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n);
1359 #endif
1360 }
1361
1362
1363 /**
1364  * Put several objects back in the mempool.
1365  *
1366  * @param mp
1367  *   A pointer to the mempool structure.
1368  * @param obj_table
1369  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1370  * @param n
1371  *   The number of objects to add in the mempool from the obj_table.
1372  * @param cache
1373  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1374  */
1375 static __rte_always_inline void
1376 rte_mempool_generic_put(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1377                         unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1378 {
1379         rte_mempool_trace_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1380         RTE_MEMPOOL_CHECK_COOKIES(mp, obj_table, n, 0);
1381         rte_mempool_do_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1382 }
1383
1384 /**
1385  * Put several objects back in the mempool.
1386  *
1387  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1388  * version depending on the default behavior that was specified at
1389  * mempool creation time (see flags).
1390  *
1391  * @param mp
1392  *   A pointer to the mempool structure.
1393  * @param obj_table
1394  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1395  * @param n
1396  *   The number of objects to add in the mempool from obj_table.
1397  */
1398 static __rte_always_inline void
1399 rte_mempool_put_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1400                      unsigned int n)
1401 {
1402         struct rte_mempool_cache *cache;
1403         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1404         rte_mempool_trace_put_bulk(mp, obj_table, n, cache);
1405         rte_mempool_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1406 }
1407
1408 /**
1409  * Put one object back in the mempool.
1410  *
1411  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1412  * version depending on the default behavior that was specified at
1413  * mempool creation time (see flags).
1414  *
1415  * @param mp
1416  *   A pointer to the mempool structure.
1417  * @param obj
1418  *   A pointer to the object to be added.
1419  */
1420 static __rte_always_inline void
1421 rte_mempool_put(struct rte_mempool *mp, void *obj)
1422 {
1423         rte_mempool_put_bulk(mp, &obj, 1);
1424 }
1425
1426 /**
1427  * @internal Get several objects from the mempool; used internally.
1428  * @param mp
1429  *   A pointer to the mempool structure.
1430  * @param obj_table
1431  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1432  * @param n
1433  *   The number of objects to get, must be strictly positive.
1434  * @param cache
1435  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1436  * @return
1437  *   - >=0: Success; number of objects supplied.
1438  *   - <0: Error; code of ring dequeue function.
1439  */
1440 static __rte_always_inline int
1441 rte_mempool_do_generic_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_table,
1442                            unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1443 {
1444         int ret;
1445         uint32_t index, len;
1446         void **cache_objs;
1447
1448         /* No cache provided or cannot be satisfied from cache */
1449         if (unlikely(cache == NULL || n >= cache->size))
1450                 goto ring_dequeue;
1451
1452         cache_objs = cache->objs;
1453
1454         /* Can this be satisfied from the cache? */
1455         if (cache->len < n) {
1456                 /* No. Backfill the cache first, and then fill from it */
1457                 uint32_t req = n + (cache->size - cache->len);
1458
1459                 /* How many do we require i.e. number to fill the cache + the request */
1460                 ret = rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp,
1461                         &cache->objs[cache->len], req);
1462                 if (unlikely(ret < 0)) {
1463                         /*
1464                          * In the off chance that we are buffer constrained,
1465                          * where we are not able to allocate cache + n, go to
1466                          * the ring directly. If that fails, we are truly out of
1467                          * buffers.
1468                          */
1469                         goto ring_dequeue;
1470                 }
1471
1472                 cache->len += req;
1473         }
1474
1475         /* Now fill in the response ... */
1476         for (index = 0, len = cache->len - 1; index < n; ++index, len--, obj_table++)
1477                 *obj_table = cache_objs[len];
1478
1479         cache->len -= n;
1480
1481         RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_bulk, 1);
1482         RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_objs, n);
1483
1484         return 0;
1485
1486 ring_dequeue:
1487
1488         /* get remaining objects from ring */
1489         ret = rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp, obj_table, n);
1490
1491         if (ret < 0) {
1492                 RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_bulk, 1);
1493                 RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_objs, n);
1494         } else {
1495                 RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_bulk, 1);
1496                 RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_objs, n);
1497         }
1498
1499         return ret;
1500 }
1501
1502 /**
1503  * Get several objects from the mempool.
1504  *
1505  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1506  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1507  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1508  * lcores are full.
1509  *
1510  * @param mp
1511  *   A pointer to the mempool structure.
1512  * @param obj_table
1513  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1514  * @param n
1515  *   The number of objects to get from mempool to obj_table.
1516  * @param cache
1517  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1518  * @return
1519  *   - 0: Success; objects taken.
1520  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1521  */
1522 static __rte_always_inline int
1523 rte_mempool_generic_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_table,
1524                         unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1525 {
1526         int ret;
1527         ret = rte_mempool_do_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1528         if (ret == 0)
1529                 RTE_MEMPOOL_CHECK_COOKIES(mp, obj_table, n, 1);
1530         rte_mempool_trace_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1531         return ret;
1532 }
1533
1534 /**
1535  * Get several objects from the mempool.
1536  *
1537  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1538  * version, depending on the default behaviour that was specified at
1539  * mempool creation time (see flags).
1540  *
1541  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1542  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1543  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1544  * lcores are full.
1545  *
1546  * @param mp
1547  *   A pointer to the mempool structure.
1548  * @param obj_table
1549  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1550  * @param n
1551  *   The number of objects to get from the mempool to obj_table.
1552  * @return
1553  *   - 0: Success; objects taken
1554  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1555  */
1556 static __rte_always_inline int
1557 rte_mempool_get_bulk(struct rte_mempool *mp, void **obj_table, unsigned int n)
1558 {
1559         struct rte_mempool_cache *cache;
1560         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1561         rte_mempool_trace_get_bulk(mp, obj_table, n, cache);
1562         return rte_mempool_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1563 }
1564
1565 /**
1566  * Get one object from the mempool.
1567  *
1568  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1569  * version, depending on the default behavior that was specified at
1570  * mempool creation (see flags).
1571  *
1572  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1573  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1574  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1575  * lcores are full.
1576  *
1577  * @param mp
1578  *   A pointer to the mempool structure.
1579  * @param obj_p
1580  *   A pointer to a void * pointer (object) that will be filled.
1581  * @return
1582  *   - 0: Success; objects taken.
1583  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1584  */
1585 static __rte_always_inline int
1586 rte_mempool_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_p)
1587 {
1588         return rte_mempool_get_bulk(mp, obj_p, 1);
1589 }
1590
1591 /**
1592  * Get a contiguous blocks of objects from the mempool.
1593  *
1594  * If cache is enabled, consider to flush it first, to reuse objects
1595  * as soon as possible.
1596  *
1597  * The application should check that the driver supports the operation
1598  * by calling rte_mempool_ops_get_info() and checking that `contig_block_size`
1599  * is not zero.
1600  *
1601  * @param mp
1602  *   A pointer to the mempool structure.
1603  * @param first_obj_table
1604  *   A pointer to a pointer to the first object in each block.
1605  * @param n
1606  *   The number of blocks to get from mempool.
1607  * @return
1608  *   - 0: Success; blocks taken.
1609  *   - -ENOBUFS: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1610  *   - -EOPNOTSUPP: The mempool driver does not support block dequeue
1611  */
1612 static __rte_always_inline int
1613 rte_mempool_get_contig_blocks(struct rte_mempool *mp,
1614                               void **first_obj_table, unsigned int n)
1615 {
1616         int ret;
1617
1618         ret = rte_mempool_ops_dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
1619         if (ret == 0) {
1620                 RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_bulk, 1);
1621                 RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_blks, n);
1622                 RTE_MEMPOOL_CONTIG_BLOCKS_CHECK_COOKIES(mp, first_obj_table, n,
1623                                                         1);
1624         } else {
1625                 RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_bulk, 1);
1626                 RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_blks, n);
1627         }
1628
1629         rte_mempool_trace_get_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
1630         return ret;
1631 }
1632
1633 /**
1634  * Return the number of entries in the mempool.
1635  *
1636  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1637  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1638  * debug purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1639  *
1640  * @param mp
1641  *   A pointer to the mempool structure.
1642  * @return
1643  *   The number of entries in the mempool.
1644  */
1645 unsigned int rte_mempool_avail_count(const struct rte_mempool *mp);
1646
1647 /**
1648  * Return the number of elements which have been allocated from the mempool
1649  *
1650  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1651  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1652  * debug purposes.
1653  *
1654  * @param mp
1655  *   A pointer to the mempool structure.
1656  * @return
1657  *   The number of free entries in the mempool.
1658  */
1659 unsigned int
1660 rte_mempool_in_use_count(const struct rte_mempool *mp);
1661
1662 /**
1663  * Test if the mempool is full.
1664  *
1665  * When cache is enabled, this function has to browse the length of all
1666  * lcores, so it should not be used in a data path, but only for debug
1667  * purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1668  *
1669  * @param mp
1670  *   A pointer to the mempool structure.
1671  * @return
1672  *   - 1: The mempool is full.
1673  *   - 0: The mempool is not full.
1674  */
1675 static inline int
1676 rte_mempool_full(const struct rte_mempool *mp)
1677 {
1678         return rte_mempool_avail_count(mp) == mp->size;
1679 }
1680
1681 /**
1682  * Test if the mempool is empty.
1683  *
1684  * When cache is enabled, this function has to browse the length of all
1685  * lcores, so it should not be used in a data path, but only for debug
1686  * purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1687  *
1688  * @param mp
1689  *   A pointer to the mempool structure.
1690  * @return
1691  *   - 1: The mempool is empty.
1692  *   - 0: The mempool is not empty.
1693  */
1694 static inline int
1695 rte_mempool_empty(const struct rte_mempool *mp)
1696 {
1697         return rte_mempool_avail_count(mp) == 0;
1698 }
1699
1700 /**
1701  * Return the IO address of elt, which is an element of the pool mp.
1702  *
1703  * @param elt
1704  *   A pointer (virtual address) to the element of the pool.
1705  * @return
1706  *   The IO address of the elt element.
1707  *   If the mempool was created with RTE_MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG, the
1708  *   returned value is RTE_BAD_IOVA.
1709  */
1710 static inline rte_iova_t
1711 rte_mempool_virt2iova(const void *elt)
1712 {
1713         const struct rte_mempool_objhdr *hdr;
1714         hdr = (const struct rte_mempool_objhdr *)RTE_PTR_SUB(elt,
1715                 sizeof(*hdr));
1716         return hdr->iova;
1717 }
1718
1719 /**
1720  * Check the consistency of mempool objects.
1721  *
1722  * Verify the coherency of fields in the mempool structure. Also check
1723  * that the cookies of mempool objects (even the ones that are not
1724  * present in pool) have a correct value. If not, a panic will occur.
1725  *
1726  * @param mp
1727  *   A pointer to the mempool structure.
1728  */
1729 void rte_mempool_audit(struct rte_mempool *mp);
1730
1731 /**
1732  * Return a pointer to the private data in an mempool structure.
1733  *
1734  * @param mp
1735  *   A pointer to the mempool structure.
1736  * @return
1737  *   A pointer to the private data.
1738  */
1739 static inline void *rte_mempool_get_priv(struct rte_mempool *mp)
1740 {
1741         return (char *)mp +
1742                 MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, mp->cache_size);
1743 }
1744
1745 /**
1746  * Dump the status of all mempools on the console
1747  *
1748  * @param f
1749  *   A pointer to a file for output
1750  */
1751 void rte_mempool_list_dump(FILE *f);
1752
1753 /**
1754  * Search a mempool from its name
1755  *
1756  * @param name
1757  *   The name of the mempool.
1758  * @return
1759  *   The pointer to the mempool matching the name, or NULL if not found.
1760  *   NULL on error
1761  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
1762  *    - ENOENT - required entry not available to return.
1763  *
1764  */
1765 struct rte_mempool *rte_mempool_lookup(const char *name);
1766
1767 /**
1768  * Get the header, trailer and total size of a mempool element.
1769  *
1770  * Given a desired size of the mempool element and mempool flags,
1771  * calculates header, trailer, body and total sizes of the mempool object.
1772  *
1773  * @param elt_size
1774  *   The size of each element, without header and trailer.
1775  * @param flags
1776  *   The flags used for the mempool creation.
1777  *   Consult rte_mempool_create() for more information about possible values.
1778  *   The size of each element.
1779  * @param sz
1780  *   The calculated detailed size the mempool object. May be NULL.
1781  * @return
1782  *   Total size of the mempool object.
1783  */
1784 uint32_t rte_mempool_calc_obj_size(uint32_t elt_size, uint32_t flags,
1785         struct rte_mempool_objsz *sz);
1786
1787 /**
1788  * Walk list of all memory pools
1789  *
1790  * @param func
1791  *   Iterator function
1792  * @param arg
1793  *   Argument passed to iterator
1794  */
1795 void rte_mempool_walk(void (*func)(struct rte_mempool *, void *arg),
1796                       void *arg);
1797
1798 /**
1799  * @internal Get page size used for mempool object allocation.
1800  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
1801  */
1802 int
1803 rte_mempool_get_page_size(struct rte_mempool *mp, size_t *pg_sz);
1804
1805 /**
1806  * Mempool event type.
1807  * @internal
1808  */
1809 enum rte_mempool_event {
1810         /** Occurs after a mempool is fully populated. */
1811         RTE_MEMPOOL_EVENT_READY = 0,
1812         /** Occurs before the destruction of a mempool begins. */
1813         RTE_MEMPOOL_EVENT_DESTROY = 1,
1814 };
1815
1816 /**
1817  * @internal
1818  * Mempool event callback.
1819  *
1820  * rte_mempool_event_callback_register() may be called from within the callback,
1821  * but the callbacks registered this way will not be invoked for the same event.
1822  * rte_mempool_event_callback_unregister() may only be safely called
1823  * to remove the running callback.
1824  */
1825 typedef void (rte_mempool_event_callback)(
1826                 enum rte_mempool_event event,
1827                 struct rte_mempool *mp,
1828                 void *user_data);
1829
1830 /**
1831  * @internal
1832  * Register a callback function invoked on mempool life cycle event.
1833  * The function will be invoked in the process
1834  * that performs an action which triggers the callback.
1835  *
1836  * @param func
1837  *   Callback function.
1838  * @param user_data
1839  *   User data.
1840  *
1841  * @return
1842  *   0 on success, negative on failure and rte_errno is set.
1843  */
1844 __rte_internal
1845 int
1846 rte_mempool_event_callback_register(rte_mempool_event_callback *func,
1847                                     void *user_data);
1848
1849 /**
1850  * @internal
1851  * Unregister a callback added with rte_mempool_event_callback_register().
1852  * @p func and @p user_data must exactly match registration parameters.
1853  *
1854  * @param func
1855  *   Callback function.
1856  * @param user_data
1857  *   User data.
1858  *
1859  * @return
1860  *   0 on success, negative on failure and rte_errno is set.
1861  */
1862 __rte_internal
1863 int
1864 rte_mempool_event_callback_unregister(rte_mempool_event_callback *func,
1865                                       void *user_data);
1866
1867 #ifdef __cplusplus
1868 }
1869 #endif
1870
1871 #endif /* _RTE_MEMPOOL_H_ */