81646ee35db10c8d923469932351d2324b1afc88
[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  * @internal 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 RTE_MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, cs) \
323         (sizeof(*(mp)) + (((cs) == 0) ? 0 : \
324         (sizeof(struct rte_mempool_cache) * RTE_MAX_LCORE)))
325
326 /** Deprecated. Use RTE_MEMPOOL_HEADER_SIZE() for internal purposes only. */
327 #define MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, cs) \
328         RTE_DEPRECATED(MEMPOOL_HEADER_SIZE) RTE_MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, cs)
329
330 /* return the header of a mempool object (internal) */
331 static inline struct rte_mempool_objhdr *
332 rte_mempool_get_header(void *obj)
333 {
334         return (struct rte_mempool_objhdr *)RTE_PTR_SUB(obj,
335                 sizeof(struct rte_mempool_objhdr));
336 }
337
338 /**
339  * Return a pointer to the mempool owning this object.
340  *
341  * @param obj
342  *   An object that is owned by a pool. If this is not the case,
343  *   the behavior is undefined.
344  * @return
345  *   A pointer to the mempool structure.
346  */
347 static inline struct rte_mempool *rte_mempool_from_obj(void *obj)
348 {
349         struct rte_mempool_objhdr *hdr = rte_mempool_get_header(obj);
350         return hdr->mp;
351 }
352
353 /* return the trailer of a mempool object (internal) */
354 static inline struct rte_mempool_objtlr *rte_mempool_get_trailer(void *obj)
355 {
356         struct rte_mempool *mp = rte_mempool_from_obj(obj);
357         return (struct rte_mempool_objtlr *)RTE_PTR_ADD(obj, mp->elt_size);
358 }
359
360 /**
361  * @internal Check and update cookies or panic.
362  *
363  * @param mp
364  *   Pointer to the memory pool.
365  * @param obj_table_const
366  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
367  * @param n
368  *   Index of object in object table.
369  * @param free
370  *   - 0: object is supposed to be allocated, mark it as free
371  *   - 1: object is supposed to be free, mark it as allocated
372  *   - 2: just check that cookie is valid (free or allocated)
373  */
374 void rte_mempool_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
375         void * const *obj_table_const, unsigned n, int free);
376
377 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
378 #define RTE_MEMPOOL_CHECK_COOKIES(mp, obj_table_const, n, free) \
379         rte_mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free)
380 #else
381 #define RTE_MEMPOOL_CHECK_COOKIES(mp, obj_table_const, n, free) do {} while (0)
382 #endif /* RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG */
383
384 /**
385  * @internal Check contiguous object blocks and update cookies or panic.
386  *
387  * @param mp
388  *   Pointer to the memory pool.
389  * @param first_obj_table_const
390  *   Pointer to a table of void * pointers (first object of the contiguous
391  *   object blocks).
392  * @param n
393  *   Number of contiguous object blocks.
394  * @param free
395  *   - 0: object is supposed to be allocated, mark it as free
396  *   - 1: object is supposed to be free, mark it as allocated
397  *   - 2: just check that cookie is valid (free or allocated)
398  */
399 void rte_mempool_contig_blocks_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
400         void * const *first_obj_table_const, unsigned int n, int free);
401
402 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
403 #define RTE_MEMPOOL_CONTIG_BLOCKS_CHECK_COOKIES(mp, first_obj_table_const, n, \
404                                                 free) \
405         rte_mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table_const, n, \
406                                                 free)
407 #else
408 #define RTE_MEMPOOL_CONTIG_BLOCKS_CHECK_COOKIES(mp, first_obj_table_const, n, \
409                                                 free) \
410         do {} while (0)
411 #endif /* RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG */
412
413 #define RTE_MEMPOOL_OPS_NAMESIZE 32 /**< Max length of ops struct name. */
414
415 /**
416  * Prototype for implementation specific data provisioning function.
417  *
418  * The function should provide the implementation specific memory for
419  * use by the other mempool ops functions in a given mempool ops struct.
420  * E.g. the default ops provides an instance of the rte_ring for this purpose.
421  * it will most likely point to a different type of data structure, and
422  * will be transparent to the application programmer.
423  * This function should set mp->pool_data.
424  */
425 typedef int (*rte_mempool_alloc_t)(struct rte_mempool *mp);
426
427 /**
428  * Free the opaque private data pointed to by mp->pool_data pointer.
429  */
430 typedef void (*rte_mempool_free_t)(struct rte_mempool *mp);
431
432 /**
433  * Enqueue an object into the external pool.
434  */
435 typedef int (*rte_mempool_enqueue_t)(struct rte_mempool *mp,
436                 void * const *obj_table, unsigned int n);
437
438 /**
439  * Dequeue an object from the external pool.
440  */
441 typedef int (*rte_mempool_dequeue_t)(struct rte_mempool *mp,
442                 void **obj_table, unsigned int n);
443
444 /**
445  * Dequeue a number of contiguous object blocks from the external pool.
446  */
447 typedef int (*rte_mempool_dequeue_contig_blocks_t)(struct rte_mempool *mp,
448                  void **first_obj_table, unsigned int n);
449
450 /**
451  * Return the number of available objects in the external pool.
452  */
453 typedef unsigned (*rte_mempool_get_count)(const struct rte_mempool *mp);
454
455 /**
456  * Calculate memory size required to store given number of objects.
457  *
458  * If mempool objects are not required to be IOVA-contiguous
459  * (the flag RTE_MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG is set), min_chunk_size defines
460  * virtually contiguous chunk size. Otherwise, if mempool objects must
461  * be IOVA-contiguous (the flag RTE_MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG is clear),
462  * min_chunk_size defines IOVA-contiguous chunk size.
463  *
464  * @param[in] mp
465  *   Pointer to the memory pool.
466  * @param[in] obj_num
467  *   Number of objects.
468  * @param[in] pg_shift
469  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
470  * @param[out] min_chunk_size
471  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
472  *   store memory pool objects.
473  * @param[out] align
474  *   Location for required memory chunk alignment.
475  * @return
476  *   Required memory size.
477  */
478 typedef ssize_t (*rte_mempool_calc_mem_size_t)(const struct rte_mempool *mp,
479                 uint32_t obj_num,  uint32_t pg_shift,
480                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
481
482 /**
483  * @internal Helper to calculate memory size required to store given
484  * number of objects.
485  *
486  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
487  *
488  * If page boundaries may be ignored, it is just a product of total
489  * object size including header and trailer and number of objects.
490  * Otherwise, it is a number of pages required to store given number of
491  * objects without crossing page boundary.
492  *
493  * Note that if object size is bigger than page size, then it assumes
494  * that pages are grouped in subsets of physically continuous pages big
495  * enough to store at least one object.
496  *
497  * Minimum size of memory chunk is the total element size.
498  * Required memory chunk alignment is the cache line size.
499  *
500  * @param[in] mp
501  *   A pointer to the mempool structure.
502  * @param[in] obj_num
503  *   Number of objects to be added in mempool.
504  * @param[in] pg_shift
505  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
506  * @param[in] chunk_reserve
507  *   Amount of memory that must be reserved at the beginning of each page,
508  *   or at the beginning of the memory area if pg_shift is 0.
509  * @param[out] min_chunk_size
510  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
511  *   store memory pool objects.
512  * @param[out] align
513  *   Location for required memory chunk alignment.
514  * @return
515  *   Required memory size.
516  */
517 ssize_t rte_mempool_op_calc_mem_size_helper(const struct rte_mempool *mp,
518                 uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift, size_t chunk_reserve,
519                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
520
521 /**
522  * Default way to calculate memory size required to store given number of
523  * objects.
524  *
525  * Equivalent to rte_mempool_op_calc_mem_size_helper(mp, obj_num, pg_shift,
526  * 0, min_chunk_size, align).
527  */
528 ssize_t rte_mempool_op_calc_mem_size_default(const struct rte_mempool *mp,
529                 uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift,
530                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
531
532 /**
533  * Function to be called for each populated object.
534  *
535  * @param[in] mp
536  *   A pointer to the mempool structure.
537  * @param[in] opaque
538  *   An opaque pointer passed to iterator.
539  * @param[in] vaddr
540  *   Object virtual address.
541  * @param[in] iova
542  *   Input/output virtual address of the object or RTE_BAD_IOVA.
543  */
544 typedef void (rte_mempool_populate_obj_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
545                 void *opaque, void *vaddr, rte_iova_t iova);
546
547 /**
548  * Populate memory pool objects using provided memory chunk.
549  *
550  * Populated objects should be enqueued to the pool, e.g. using
551  * rte_mempool_ops_enqueue_bulk().
552  *
553  * If the given IO address is unknown (iova = RTE_BAD_IOVA),
554  * the chunk doesn't need to be physically contiguous (only virtually),
555  * and allocated objects may span two pages.
556  *
557  * @param[in] mp
558  *   A pointer to the mempool structure.
559  * @param[in] max_objs
560  *   Maximum number of objects to be populated.
561  * @param[in] vaddr
562  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
563  * @param[in] iova
564  *   The IO address
565  * @param[in] len
566  *   The length of memory in bytes.
567  * @param[in] obj_cb
568  *   Callback function to be executed for each populated object.
569  * @param[in] obj_cb_arg
570  *   An opaque pointer passed to the callback function.
571  * @return
572  *   The number of objects added on success.
573  *   On error, no objects are populated and a negative errno is returned.
574  */
575 typedef int (*rte_mempool_populate_t)(struct rte_mempool *mp,
576                 unsigned int max_objs,
577                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
578                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
579
580 /**
581  * Align objects on addresses multiple of total_elt_sz.
582  */
583 #define RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ 0x0001
584
585 /**
586  * @internal Helper to populate memory pool object using provided memory
587  * chunk: just slice objects one by one, taking care of not
588  * crossing page boundaries.
589  *
590  * If RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ is set in flags, the addresses
591  * of object headers will be aligned on a multiple of total_elt_sz.
592  * This feature is used by octeontx hardware.
593  *
594  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
595  *
596  * @param[in] mp
597  *   A pointer to the mempool structure.
598  * @param[in] flags
599  *   Logical OR of following flags:
600  *   - RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ: align objects on addresses
601  *     multiple of total_elt_sz.
602  * @param[in] max_objs
603  *   Maximum number of objects to be added in mempool.
604  * @param[in] vaddr
605  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
606  * @param[in] iova
607  *   The IO address corresponding to vaddr, or RTE_BAD_IOVA.
608  * @param[in] len
609  *   The length of memory in bytes.
610  * @param[in] obj_cb
611  *   Callback function to be executed for each populated object.
612  * @param[in] obj_cb_arg
613  *   An opaque pointer passed to the callback function.
614  * @return
615  *   The number of objects added in mempool.
616  */
617 int rte_mempool_op_populate_helper(struct rte_mempool *mp,
618                 unsigned int flags, unsigned int max_objs,
619                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
620                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
621
622 /**
623  * Default way to populate memory pool object using provided memory chunk.
624  *
625  * Equivalent to rte_mempool_op_populate_helper(mp, 0, max_objs, vaddr, iova,
626  * len, obj_cb, obj_cb_arg).
627  */
628 int rte_mempool_op_populate_default(struct rte_mempool *mp,
629                 unsigned int max_objs,
630                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
631                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
632
633 /**
634  * Get some additional information about a mempool.
635  */
636 typedef int (*rte_mempool_get_info_t)(const struct rte_mempool *mp,
637                 struct rte_mempool_info *info);
638
639
640 /** Structure defining mempool operations structure */
641 struct rte_mempool_ops {
642         char name[RTE_MEMPOOL_OPS_NAMESIZE]; /**< Name of mempool ops struct. */
643         rte_mempool_alloc_t alloc;       /**< Allocate private data. */
644         rte_mempool_free_t free;         /**< Free the external pool. */
645         rte_mempool_enqueue_t enqueue;   /**< Enqueue an object. */
646         rte_mempool_dequeue_t dequeue;   /**< Dequeue an object. */
647         rte_mempool_get_count get_count; /**< Get qty of available objs. */
648         /**
649          * Optional callback to calculate memory size required to
650          * store specified number of objects.
651          */
652         rte_mempool_calc_mem_size_t calc_mem_size;
653         /**
654          * Optional callback to populate mempool objects using
655          * provided memory chunk.
656          */
657         rte_mempool_populate_t populate;
658         /**
659          * Get mempool info
660          */
661         rte_mempool_get_info_t get_info;
662         /**
663          * Dequeue a number of contiguous object blocks.
664          */
665         rte_mempool_dequeue_contig_blocks_t dequeue_contig_blocks;
666 } __rte_cache_aligned;
667
668 #define RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX 16  /**< Max registered ops structs */
669
670 /**
671  * Structure storing the table of registered ops structs, each of which contain
672  * the function pointers for the mempool ops functions.
673  * Each process has its own storage for this ops struct array so that
674  * the mempools can be shared across primary and secondary processes.
675  * The indices used to access the array are valid across processes, whereas
676  * any function pointers stored directly in the mempool struct would not be.
677  * This results in us simply having "ops_index" in the mempool struct.
678  */
679 struct rte_mempool_ops_table {
680         rte_spinlock_t sl;     /**< Spinlock for add/delete. */
681         uint32_t num_ops;      /**< Number of used ops structs in the table. */
682         /**
683          * Storage for all possible ops structs.
684          */
685         struct rte_mempool_ops ops[RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX];
686 } __rte_cache_aligned;
687
688 /** Array of registered ops structs. */
689 extern struct rte_mempool_ops_table rte_mempool_ops_table;
690
691 /**
692  * @internal Get the mempool ops struct from its index.
693  *
694  * @param ops_index
695  *   The index of the ops struct in the ops struct table. It must be a valid
696  *   index: (0 <= idx < num_ops).
697  * @return
698  *   The pointer to the ops struct in the table.
699  */
700 static inline struct rte_mempool_ops *
701 rte_mempool_get_ops(int ops_index)
702 {
703         RTE_VERIFY((ops_index >= 0) && (ops_index < RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX));
704
705         return &rte_mempool_ops_table.ops[ops_index];
706 }
707
708 /**
709  * @internal Wrapper for mempool_ops alloc callback.
710  *
711  * @param mp
712  *   Pointer to the memory pool.
713  * @return
714  *   - 0: Success; successfully allocated mempool pool_data.
715  *   - <0: Error; code of alloc function.
716  */
717 int
718 rte_mempool_ops_alloc(struct rte_mempool *mp);
719
720 /**
721  * @internal Wrapper for mempool_ops dequeue callback.
722  *
723  * @param mp
724  *   Pointer to the memory pool.
725  * @param obj_table
726  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
727  * @param n
728  *   Number of objects to get.
729  * @return
730  *   - 0: Success; got n objects.
731  *   - <0: Error; code of dequeue function.
732  */
733 static inline int
734 rte_mempool_ops_dequeue_bulk(struct rte_mempool *mp,
735                 void **obj_table, unsigned n)
736 {
737         struct rte_mempool_ops *ops;
738         int ret;
739
740         rte_mempool_trace_ops_dequeue_bulk(mp, obj_table, n);
741         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
742         ret = ops->dequeue(mp, obj_table, n);
743         if (ret == 0) {
744                 RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_common_pool_bulk, 1);
745                 RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_common_pool_objs, n);
746         }
747         return ret;
748 }
749
750 /**
751  * @internal Wrapper for mempool_ops dequeue_contig_blocks callback.
752  *
753  * @param[in] mp
754  *   Pointer to the memory pool.
755  * @param[out] first_obj_table
756  *   Pointer to a table of void * pointers (first objects).
757  * @param[in] n
758  *   Number of blocks to get.
759  * @return
760  *   - 0: Success; got n objects.
761  *   - <0: Error; code of dequeue function.
762  */
763 static inline int
764 rte_mempool_ops_dequeue_contig_blocks(struct rte_mempool *mp,
765                 void **first_obj_table, unsigned int n)
766 {
767         struct rte_mempool_ops *ops;
768
769         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
770         RTE_ASSERT(ops->dequeue_contig_blocks != NULL);
771         rte_mempool_trace_ops_dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
772         return ops->dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
773 }
774
775 /**
776  * @internal wrapper for mempool_ops enqueue callback.
777  *
778  * @param mp
779  *   Pointer to the memory pool.
780  * @param obj_table
781  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
782  * @param n
783  *   Number of objects to put.
784  * @return
785  *   - 0: Success; n objects supplied.
786  *   - <0: Error; code of enqueue function.
787  */
788 static inline int
789 rte_mempool_ops_enqueue_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
790                 unsigned n)
791 {
792         struct rte_mempool_ops *ops;
793
794         RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_common_pool_bulk, 1);
795         RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_common_pool_objs, n);
796         rte_mempool_trace_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n);
797         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
798         return ops->enqueue(mp, obj_table, n);
799 }
800
801 /**
802  * @internal wrapper for mempool_ops get_count callback.
803  *
804  * @param mp
805  *   Pointer to the memory pool.
806  * @return
807  *   The number of available objects in the external pool.
808  */
809 unsigned
810 rte_mempool_ops_get_count(const struct rte_mempool *mp);
811
812 /**
813  * @internal wrapper for mempool_ops calc_mem_size callback.
814  * API to calculate size of memory required to store specified number of
815  * object.
816  *
817  * @param[in] mp
818  *   Pointer to the memory pool.
819  * @param[in] obj_num
820  *   Number of objects.
821  * @param[in] pg_shift
822  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
823  * @param[out] min_chunk_size
824  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
825  *   store memory pool objects.
826  * @param[out] align
827  *   Location for required memory chunk alignment.
828  * @return
829  *   Required memory size aligned at page boundary.
830  */
831 ssize_t rte_mempool_ops_calc_mem_size(const struct rte_mempool *mp,
832                                       uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift,
833                                       size_t *min_chunk_size, size_t *align);
834
835 /**
836  * @internal wrapper for mempool_ops populate callback.
837  *
838  * Populate memory pool objects using provided memory chunk.
839  *
840  * @param[in] mp
841  *   A pointer to the mempool structure.
842  * @param[in] max_objs
843  *   Maximum number of objects to be populated.
844  * @param[in] vaddr
845  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
846  * @param[in] iova
847  *   The IO address
848  * @param[in] len
849  *   The length of memory in bytes.
850  * @param[in] obj_cb
851  *   Callback function to be executed for each populated object.
852  * @param[in] obj_cb_arg
853  *   An opaque pointer passed to the callback function.
854  * @return
855  *   The number of objects added on success.
856  *   On error, no objects are populated and a negative errno is returned.
857  */
858 int rte_mempool_ops_populate(struct rte_mempool *mp, unsigned int max_objs,
859                              void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
860                              rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb,
861                              void *obj_cb_arg);
862
863 /**
864  * Wrapper for mempool_ops get_info callback.
865  *
866  * @param[in] mp
867  *   Pointer to the memory pool.
868  * @param[out] info
869  *   Pointer to the rte_mempool_info structure
870  * @return
871  *   - 0: Success; The mempool driver supports retrieving supplementary
872  *        mempool information
873  *   - -ENOTSUP - doesn't support get_info ops (valid case).
874  */
875 int rte_mempool_ops_get_info(const struct rte_mempool *mp,
876                          struct rte_mempool_info *info);
877
878 /**
879  * @internal wrapper for mempool_ops free callback.
880  *
881  * @param mp
882  *   Pointer to the memory pool.
883  */
884 void
885 rte_mempool_ops_free(struct rte_mempool *mp);
886
887 /**
888  * Set the ops of a mempool.
889  *
890  * This can only be done on a mempool that is not populated, i.e. just after
891  * a call to rte_mempool_create_empty().
892  *
893  * @param mp
894  *   Pointer to the memory pool.
895  * @param name
896  *   Name of the ops structure to use for this mempool.
897  * @param pool_config
898  *   Opaque data that can be passed by the application to the ops functions.
899  * @return
900  *   - 0: Success; the mempool is now using the requested ops functions.
901  *   - -EINVAL - Invalid ops struct name provided.
902  *   - -EEXIST - mempool already has an ops struct assigned.
903  */
904 int
905 rte_mempool_set_ops_byname(struct rte_mempool *mp, const char *name,
906                 void *pool_config);
907
908 /**
909  * Register mempool operations.
910  *
911  * @param ops
912  *   Pointer to an ops structure to register.
913  * @return
914  *   - >=0: Success; return the index of the ops struct in the table.
915  *   - -EINVAL - some missing callbacks while registering ops struct.
916  *   - -ENOSPC - the maximum number of ops structs has been reached.
917  */
918 int rte_mempool_register_ops(const struct rte_mempool_ops *ops);
919
920 /**
921  * Macro to statically register the ops of a mempool handler.
922  * Note that the rte_mempool_register_ops fails silently here when
923  * more than RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX is registered.
924  */
925 #define MEMPOOL_REGISTER_OPS(ops)                               \
926         RTE_INIT(mp_hdlr_init_##ops)                            \
927         {                                                       \
928                 rte_mempool_register_ops(&ops);                 \
929         }
930
931 /**
932  * An object callback function for mempool.
933  *
934  * Used by rte_mempool_create() and rte_mempool_obj_iter().
935  */
936 typedef void (rte_mempool_obj_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
937                 void *opaque, void *obj, unsigned obj_idx);
938 typedef rte_mempool_obj_cb_t rte_mempool_obj_ctor_t; /* compat */
939
940 /**
941  * A memory callback function for mempool.
942  *
943  * Used by rte_mempool_mem_iter().
944  */
945 typedef void (rte_mempool_mem_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
946                 void *opaque, struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
947                 unsigned mem_idx);
948
949 /**
950  * A mempool constructor callback function.
951  *
952  * Arguments are the mempool and the opaque pointer given by the user in
953  * rte_mempool_create().
954  */
955 typedef void (rte_mempool_ctor_t)(struct rte_mempool *, void *);
956
957 /**
958  * Create a new mempool named *name* in memory.
959  *
960  * This function uses ``rte_memzone_reserve()`` to allocate memory. The
961  * pool contains n elements of elt_size. Its size is set to n.
962  *
963  * @param name
964  *   The name of the mempool.
965  * @param n
966  *   The number of elements in the mempool. The optimum size (in terms of
967  *   memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
968  *   n = (2^q - 1).
969  * @param elt_size
970  *   The size of each element.
971  * @param cache_size
972  *   If cache_size is non-zero, the rte_mempool library will try to
973  *   limit the accesses to the common lockless pool, by maintaining a
974  *   per-lcore object cache. This argument must be lower or equal to
975  *   RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE and n / 1.5. It is advised to choose
976  *   cache_size to have "n modulo cache_size == 0": if this is
977  *   not the case, some elements will always stay in the pool and will
978  *   never be used. The access to the per-lcore table is of course
979  *   faster than the multi-producer/consumer pool. The cache can be
980  *   disabled if the cache_size argument is set to 0; it can be useful to
981  *   avoid losing objects in cache.
982  * @param private_data_size
983  *   The size of the private data appended after the mempool
984  *   structure. This is useful for storing some private data after the
985  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
986  * @param mp_init
987  *   A function pointer that is called for initialization of the pool,
988  *   before object initialization. The user can initialize the private
989  *   data in this function if needed. This parameter can be NULL if
990  *   not needed.
991  * @param mp_init_arg
992  *   An opaque pointer to data that can be used in the mempool
993  *   constructor function.
994  * @param obj_init
995  *   A function pointer that is called for each object at
996  *   initialization of the pool. The user can set some meta data in
997  *   objects if needed. This parameter can be NULL if not needed.
998  *   The obj_init() function takes the mempool pointer, the init_arg,
999  *   the object pointer and the object number as parameters.
1000  * @param obj_init_arg
1001  *   An opaque pointer to data that can be used as an argument for
1002  *   each call to the object constructor function.
1003  * @param socket_id
1004  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
1005  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
1006  *   constraint for the reserved zone.
1007  * @param flags
1008  *   The *flags* arguments is an OR of following flags:
1009  *   - RTE_MEMPOOL_F_NO_SPREAD: By default, objects addresses are spread
1010  *     between channels in RAM: the pool allocator will add padding
1011  *     between objects depending on the hardware configuration. See
1012  *     Memory alignment constraints for details. If this flag is set,
1013  *     the allocator will just align them to a cache line.
1014  *   - RTE_MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN: By default, the returned objects are
1015  *     cache-aligned. This flag removes this constraint, and no
1016  *     padding will be present between objects. This flag implies
1017  *     RTE_MEMPOOL_F_NO_SPREAD.
1018  *   - RTE_MEMPOOL_F_SP_PUT: If this flag is set, the default behavior
1019  *     when using rte_mempool_put() or rte_mempool_put_bulk() is
1020  *     "single-producer". Otherwise, it is "multi-producers".
1021  *   - RTE_MEMPOOL_F_SC_GET: If this flag is set, the default behavior
1022  *     when using rte_mempool_get() or rte_mempool_get_bulk() is
1023  *     "single-consumer". Otherwise, it is "multi-consumers".
1024  *   - RTE_MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG: If set, allocated objects won't
1025  *     necessarily be contiguous in IO memory.
1026  * @return
1027  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
1028  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
1029  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
1030  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
1031  *    - EINVAL - cache size provided is too large or an unknown flag was passed
1032  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
1033  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
1034  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
1035  */
1036 struct rte_mempool *
1037 rte_mempool_create(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
1038                    unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
1039                    rte_mempool_ctor_t *mp_init, void *mp_init_arg,
1040                    rte_mempool_obj_cb_t *obj_init, void *obj_init_arg,
1041                    int socket_id, unsigned flags);
1042
1043 /**
1044  * Create an empty mempool
1045  *
1046  * The mempool is allocated and initialized, but it is not populated: no
1047  * memory is allocated for the mempool elements. The user has to call
1048  * rte_mempool_populate_*() to add memory chunks to the pool. Once
1049  * populated, the user may also want to initialize each object with
1050  * rte_mempool_obj_iter().
1051  *
1052  * @param name
1053  *   The name of the mempool.
1054  * @param n
1055  *   The maximum number of elements that can be added in the mempool.
1056  *   The optimum size (in terms of memory usage) for a mempool is when n
1057  *   is a power of two minus one: n = (2^q - 1).
1058  * @param elt_size
1059  *   The size of each element.
1060  * @param cache_size
1061  *   Size of the cache. See rte_mempool_create() for details.
1062  * @param private_data_size
1063  *   The size of the private data appended after the mempool
1064  *   structure. This is useful for storing some private data after the
1065  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
1066  * @param socket_id
1067  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
1068  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
1069  *   constraint for the reserved zone.
1070  * @param flags
1071  *   Flags controlling the behavior of the mempool. See
1072  *   rte_mempool_create() for details.
1073  * @return
1074  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
1075  *   with rte_errno set appropriately. See rte_mempool_create() for details.
1076  */
1077 struct rte_mempool *
1078 rte_mempool_create_empty(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
1079         unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
1080         int socket_id, unsigned flags);
1081 /**
1082  * Free a mempool
1083  *
1084  * Unlink the mempool from global list, free the memory chunks, and all
1085  * memory referenced by the mempool. The objects must not be used by
1086  * other cores as they will be freed.
1087  *
1088  * @param mp
1089  *   A pointer to the mempool structure.
1090  */
1091 void
1092 rte_mempool_free(struct rte_mempool *mp);
1093
1094 /**
1095  * Add physically contiguous memory for objects in the pool at init
1096  *
1097  * Add a virtually and physically contiguous memory chunk in the pool
1098  * where objects can be instantiated.
1099  *
1100  * If the given IO address is unknown (iova = RTE_BAD_IOVA),
1101  * the chunk doesn't need to be physically contiguous (only virtually),
1102  * and allocated objects may span two pages.
1103  *
1104  * @param mp
1105  *   A pointer to the mempool structure.
1106  * @param vaddr
1107  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
1108  * @param iova
1109  *   The IO address
1110  * @param len
1111  *   The length of memory in bytes.
1112  * @param free_cb
1113  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
1114  * @param opaque
1115  *   An opaque argument passed to free_cb.
1116  * @return
1117  *   The number of objects added on success (strictly positive).
1118  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1119  *   mempool the following code is returned:
1120  *     (0): not enough room in chunk for one object.
1121  *     (-ENOSPC): mempool is already populated.
1122  *     (-ENOMEM): allocation failure.
1123  */
1124 int rte_mempool_populate_iova(struct rte_mempool *mp, char *vaddr,
1125         rte_iova_t iova, size_t len, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
1126         void *opaque);
1127
1128 /**
1129  * Add virtually contiguous memory for objects in the pool at init
1130  *
1131  * Add a virtually contiguous memory chunk in the pool where objects can
1132  * be instantiated.
1133  *
1134  * @param mp
1135  *   A pointer to the mempool structure.
1136  * @param addr
1137  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
1138  * @param len
1139  *   The length of memory in bytes.
1140  * @param pg_sz
1141  *   The size of memory pages in this virtual area.
1142  * @param free_cb
1143  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
1144  * @param opaque
1145  *   An opaque argument passed to free_cb.
1146  * @return
1147  *   The number of objects added on success (strictly positive).
1148  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1149  *   mempool the following code is returned:
1150  *     (0): not enough room in chunk for one object.
1151  *     (-ENOSPC): mempool is already populated.
1152  *     (-ENOMEM): allocation failure.
1153  */
1154 int
1155 rte_mempool_populate_virt(struct rte_mempool *mp, char *addr,
1156         size_t len, size_t pg_sz, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
1157         void *opaque);
1158
1159 /**
1160  * Add memory for objects in the pool at init
1161  *
1162  * This is the default function used by rte_mempool_create() to populate
1163  * the mempool. It adds memory allocated using rte_memzone_reserve().
1164  *
1165  * @param mp
1166  *   A pointer to the mempool structure.
1167  * @return
1168  *   The number of objects added on success.
1169  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1170  *   mempool and a negative errno is returned.
1171  */
1172 int rte_mempool_populate_default(struct rte_mempool *mp);
1173
1174 /**
1175  * Add memory from anonymous mapping for objects in the pool at init
1176  *
1177  * This function mmap an anonymous memory zone that is locked in
1178  * memory to store the objects of the mempool.
1179  *
1180  * @param mp
1181  *   A pointer to the mempool structure.
1182  * @return
1183  *   The number of objects added on success.
1184  *   On error, 0 is returned, rte_errno is set, and the chunk is not added in
1185  *   the memory list of the mempool.
1186  */
1187 int rte_mempool_populate_anon(struct rte_mempool *mp);
1188
1189 /**
1190  * Call a function for each mempool element
1191  *
1192  * Iterate across all objects attached to a rte_mempool and call the
1193  * callback function on it.
1194  *
1195  * @param mp
1196  *   A pointer to an initialized mempool.
1197  * @param obj_cb
1198  *   A function pointer that is called for each object.
1199  * @param obj_cb_arg
1200  *   An opaque pointer passed to the callback function.
1201  * @return
1202  *   Number of objects iterated.
1203  */
1204 uint32_t rte_mempool_obj_iter(struct rte_mempool *mp,
1205         rte_mempool_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
1206
1207 /**
1208  * Call a function for each mempool memory chunk
1209  *
1210  * Iterate across all memory chunks attached to a rte_mempool and call
1211  * the callback function on it.
1212  *
1213  * @param mp
1214  *   A pointer to an initialized mempool.
1215  * @param mem_cb
1216  *   A function pointer that is called for each memory chunk.
1217  * @param mem_cb_arg
1218  *   An opaque pointer passed to the callback function.
1219  * @return
1220  *   Number of memory chunks iterated.
1221  */
1222 uint32_t rte_mempool_mem_iter(struct rte_mempool *mp,
1223         rte_mempool_mem_cb_t *mem_cb, void *mem_cb_arg);
1224
1225 /**
1226  * Dump the status of the mempool to a file.
1227  *
1228  * @param f
1229  *   A pointer to a file for output
1230  * @param mp
1231  *   A pointer to the mempool structure.
1232  */
1233 void rte_mempool_dump(FILE *f, struct rte_mempool *mp);
1234
1235 /**
1236  * Create a user-owned mempool cache.
1237  *
1238  * This can be used by unregistered non-EAL threads to enable caching when they
1239  * interact with a mempool.
1240  *
1241  * @param size
1242  *   The size of the mempool cache. See rte_mempool_create()'s cache_size
1243  *   parameter description for more information. The same limits and
1244  *   considerations apply here too.
1245  * @param socket_id
1246  *   The socket identifier in the case of NUMA. The value can be
1247  *   SOCKET_ID_ANY if there is no NUMA constraint for the reserved zone.
1248  */
1249 struct rte_mempool_cache *
1250 rte_mempool_cache_create(uint32_t size, int socket_id);
1251
1252 /**
1253  * Free a user-owned mempool cache.
1254  *
1255  * @param cache
1256  *   A pointer to the mempool cache.
1257  */
1258 void
1259 rte_mempool_cache_free(struct rte_mempool_cache *cache);
1260
1261 /**
1262  * Get a pointer to the per-lcore default mempool cache.
1263  *
1264  * @param mp
1265  *   A pointer to the mempool structure.
1266  * @param lcore_id
1267  *   The logical core id.
1268  * @return
1269  *   A pointer to the mempool cache or NULL if disabled or unregistered non-EAL
1270  *   thread.
1271  */
1272 static __rte_always_inline struct rte_mempool_cache *
1273 rte_mempool_default_cache(struct rte_mempool *mp, unsigned lcore_id)
1274 {
1275         if (mp->cache_size == 0)
1276                 return NULL;
1277
1278         if (lcore_id >= RTE_MAX_LCORE)
1279                 return NULL;
1280
1281         rte_mempool_trace_default_cache(mp, lcore_id,
1282                 &mp->local_cache[lcore_id]);
1283         return &mp->local_cache[lcore_id];
1284 }
1285
1286 /**
1287  * Flush a user-owned mempool cache to the specified mempool.
1288  *
1289  * @param cache
1290  *   A pointer to the mempool cache.
1291  * @param mp
1292  *   A pointer to the mempool.
1293  */
1294 static __rte_always_inline void
1295 rte_mempool_cache_flush(struct rte_mempool_cache *cache,
1296                         struct rte_mempool *mp)
1297 {
1298         if (cache == NULL)
1299                 cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1300         if (cache == NULL || cache->len == 0)
1301                 return;
1302         rte_mempool_trace_cache_flush(cache, mp);
1303         rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, cache->objs, cache->len);
1304         cache->len = 0;
1305 }
1306
1307 /**
1308  * @internal Put several objects back in the mempool; used internally.
1309  * @param mp
1310  *   A pointer to the mempool structure.
1311  * @param obj_table
1312  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1313  * @param n
1314  *   The number of objects to store back in the mempool, must be strictly
1315  *   positive.
1316  * @param cache
1317  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1318  */
1319 static __rte_always_inline void
1320 rte_mempool_do_generic_put(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1321                            unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1322 {
1323         void **cache_objs;
1324
1325         /* increment stat now, adding in mempool always success */
1326         RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_bulk, 1);
1327         RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_objs, n);
1328
1329         /* No cache provided or if put would overflow mem allocated for cache */
1330         if (unlikely(cache == NULL || n > RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE))
1331                 goto ring_enqueue;
1332
1333         cache_objs = &cache->objs[cache->len];
1334
1335         /*
1336          * The cache follows the following algorithm
1337          *   1. Add the objects to the cache
1338          *   2. Anything greater than the cache min value (if it crosses the
1339          *   cache flush threshold) is flushed to the ring.
1340          */
1341
1342         /* Add elements back into the cache */
1343         rte_memcpy(&cache_objs[0], obj_table, sizeof(void *) * n);
1344
1345         cache->len += n;
1346
1347         if (cache->len >= cache->flushthresh) {
1348                 rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, &cache->objs[cache->size],
1349                                 cache->len - cache->size);
1350                 cache->len = cache->size;
1351         }
1352
1353         return;
1354
1355 ring_enqueue:
1356
1357         /* push remaining objects in ring */
1358 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1359         if (rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n) < 0)
1360                 rte_panic("cannot put objects in mempool\n");
1361 #else
1362         rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n);
1363 #endif
1364 }
1365
1366
1367 /**
1368  * Put several objects back in the mempool.
1369  *
1370  * @param mp
1371  *   A pointer to the mempool structure.
1372  * @param obj_table
1373  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1374  * @param n
1375  *   The number of objects to add in the mempool from the obj_table.
1376  * @param cache
1377  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1378  */
1379 static __rte_always_inline void
1380 rte_mempool_generic_put(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1381                         unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1382 {
1383         rte_mempool_trace_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1384         RTE_MEMPOOL_CHECK_COOKIES(mp, obj_table, n, 0);
1385         rte_mempool_do_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1386 }
1387
1388 /**
1389  * Put several objects back in the mempool.
1390  *
1391  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1392  * version depending on the default behavior that was specified at
1393  * mempool creation time (see flags).
1394  *
1395  * @param mp
1396  *   A pointer to the mempool structure.
1397  * @param obj_table
1398  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1399  * @param n
1400  *   The number of objects to add in the mempool from obj_table.
1401  */
1402 static __rte_always_inline void
1403 rte_mempool_put_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1404                      unsigned int n)
1405 {
1406         struct rte_mempool_cache *cache;
1407         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1408         rte_mempool_trace_put_bulk(mp, obj_table, n, cache);
1409         rte_mempool_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1410 }
1411
1412 /**
1413  * Put one object back in the mempool.
1414  *
1415  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1416  * version depending on the default behavior that was specified at
1417  * mempool creation time (see flags).
1418  *
1419  * @param mp
1420  *   A pointer to the mempool structure.
1421  * @param obj
1422  *   A pointer to the object to be added.
1423  */
1424 static __rte_always_inline void
1425 rte_mempool_put(struct rte_mempool *mp, void *obj)
1426 {
1427         rte_mempool_put_bulk(mp, &obj, 1);
1428 }
1429
1430 /**
1431  * @internal Get several objects from the mempool; used internally.
1432  * @param mp
1433  *   A pointer to the mempool structure.
1434  * @param obj_table
1435  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1436  * @param n
1437  *   The number of objects to get, must be strictly positive.
1438  * @param cache
1439  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1440  * @return
1441  *   - >=0: Success; number of objects supplied.
1442  *   - <0: Error; code of ring dequeue function.
1443  */
1444 static __rte_always_inline int
1445 rte_mempool_do_generic_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_table,
1446                            unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1447 {
1448         int ret;
1449         uint32_t index, len;
1450         void **cache_objs;
1451
1452         /* No cache provided or cannot be satisfied from cache */
1453         if (unlikely(cache == NULL || n >= cache->size))
1454                 goto ring_dequeue;
1455
1456         cache_objs = cache->objs;
1457
1458         /* Can this be satisfied from the cache? */
1459         if (cache->len < n) {
1460                 /* No. Backfill the cache first, and then fill from it */
1461                 uint32_t req = n + (cache->size - cache->len);
1462
1463                 /* How many do we require i.e. number to fill the cache + the request */
1464                 ret = rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp,
1465                         &cache->objs[cache->len], req);
1466                 if (unlikely(ret < 0)) {
1467                         /*
1468                          * In the off chance that we are buffer constrained,
1469                          * where we are not able to allocate cache + n, go to
1470                          * the ring directly. If that fails, we are truly out of
1471                          * buffers.
1472                          */
1473                         goto ring_dequeue;
1474                 }
1475
1476                 cache->len += req;
1477         }
1478
1479         /* Now fill in the response ... */
1480         for (index = 0, len = cache->len - 1; index < n; ++index, len--, obj_table++)
1481                 *obj_table = cache_objs[len];
1482
1483         cache->len -= n;
1484
1485         RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_bulk, 1);
1486         RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_objs, n);
1487
1488         return 0;
1489
1490 ring_dequeue:
1491
1492         /* get remaining objects from ring */
1493         ret = rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp, obj_table, n);
1494
1495         if (ret < 0) {
1496                 RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_bulk, 1);
1497                 RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_objs, n);
1498         } else {
1499                 RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_bulk, 1);
1500                 RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_objs, n);
1501         }
1502
1503         return ret;
1504 }
1505
1506 /**
1507  * Get several objects from the mempool.
1508  *
1509  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1510  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1511  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1512  * lcores are full.
1513  *
1514  * @param mp
1515  *   A pointer to the mempool structure.
1516  * @param obj_table
1517  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1518  * @param n
1519  *   The number of objects to get from mempool to obj_table.
1520  * @param cache
1521  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1522  * @return
1523  *   - 0: Success; objects taken.
1524  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1525  */
1526 static __rte_always_inline int
1527 rte_mempool_generic_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_table,
1528                         unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1529 {
1530         int ret;
1531         ret = rte_mempool_do_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1532         if (ret == 0)
1533                 RTE_MEMPOOL_CHECK_COOKIES(mp, obj_table, n, 1);
1534         rte_mempool_trace_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1535         return ret;
1536 }
1537
1538 /**
1539  * Get several objects from the mempool.
1540  *
1541  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1542  * version, depending on the default behaviour that was specified at
1543  * mempool creation time (see flags).
1544  *
1545  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1546  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1547  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1548  * lcores are full.
1549  *
1550  * @param mp
1551  *   A pointer to the mempool structure.
1552  * @param obj_table
1553  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1554  * @param n
1555  *   The number of objects to get from the mempool to obj_table.
1556  * @return
1557  *   - 0: Success; objects taken
1558  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1559  */
1560 static __rte_always_inline int
1561 rte_mempool_get_bulk(struct rte_mempool *mp, void **obj_table, unsigned int n)
1562 {
1563         struct rte_mempool_cache *cache;
1564         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1565         rte_mempool_trace_get_bulk(mp, obj_table, n, cache);
1566         return rte_mempool_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1567 }
1568
1569 /**
1570  * Get one object from the mempool.
1571  *
1572  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1573  * version, depending on the default behavior that was specified at
1574  * mempool creation (see flags).
1575  *
1576  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1577  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1578  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1579  * lcores are full.
1580  *
1581  * @param mp
1582  *   A pointer to the mempool structure.
1583  * @param obj_p
1584  *   A pointer to a void * pointer (object) that will be filled.
1585  * @return
1586  *   - 0: Success; objects taken.
1587  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1588  */
1589 static __rte_always_inline int
1590 rte_mempool_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_p)
1591 {
1592         return rte_mempool_get_bulk(mp, obj_p, 1);
1593 }
1594
1595 /**
1596  * Get a contiguous blocks of objects from the mempool.
1597  *
1598  * If cache is enabled, consider to flush it first, to reuse objects
1599  * as soon as possible.
1600  *
1601  * The application should check that the driver supports the operation
1602  * by calling rte_mempool_ops_get_info() and checking that `contig_block_size`
1603  * is not zero.
1604  *
1605  * @param mp
1606  *   A pointer to the mempool structure.
1607  * @param first_obj_table
1608  *   A pointer to a pointer to the first object in each block.
1609  * @param n
1610  *   The number of blocks to get from mempool.
1611  * @return
1612  *   - 0: Success; blocks taken.
1613  *   - -ENOBUFS: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1614  *   - -EOPNOTSUPP: The mempool driver does not support block dequeue
1615  */
1616 static __rte_always_inline int
1617 rte_mempool_get_contig_blocks(struct rte_mempool *mp,
1618                               void **first_obj_table, unsigned int n)
1619 {
1620         int ret;
1621
1622         ret = rte_mempool_ops_dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
1623         if (ret == 0) {
1624                 RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_bulk, 1);
1625                 RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_blks, n);
1626                 RTE_MEMPOOL_CONTIG_BLOCKS_CHECK_COOKIES(mp, first_obj_table, n,
1627                                                         1);
1628         } else {
1629                 RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_bulk, 1);
1630                 RTE_MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_blks, n);
1631         }
1632
1633         rte_mempool_trace_get_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
1634         return ret;
1635 }
1636
1637 /**
1638  * Return the number of entries in the mempool.
1639  *
1640  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1641  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1642  * debug purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1643  *
1644  * @param mp
1645  *   A pointer to the mempool structure.
1646  * @return
1647  *   The number of entries in the mempool.
1648  */
1649 unsigned int rte_mempool_avail_count(const struct rte_mempool *mp);
1650
1651 /**
1652  * Return the number of elements which have been allocated from the mempool
1653  *
1654  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1655  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1656  * debug purposes.
1657  *
1658  * @param mp
1659  *   A pointer to the mempool structure.
1660  * @return
1661  *   The number of free entries in the mempool.
1662  */
1663 unsigned int
1664 rte_mempool_in_use_count(const struct rte_mempool *mp);
1665
1666 /**
1667  * Test if the mempool is full.
1668  *
1669  * When cache is enabled, this function has to browse the length of all
1670  * lcores, so it should not be used in a data path, but only for debug
1671  * purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1672  *
1673  * @param mp
1674  *   A pointer to the mempool structure.
1675  * @return
1676  *   - 1: The mempool is full.
1677  *   - 0: The mempool is not full.
1678  */
1679 static inline int
1680 rte_mempool_full(const struct rte_mempool *mp)
1681 {
1682         return rte_mempool_avail_count(mp) == mp->size;
1683 }
1684
1685 /**
1686  * Test if the mempool is empty.
1687  *
1688  * When cache is enabled, this function has to browse the length of all
1689  * lcores, so it should not be used in a data path, but only for debug
1690  * purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1691  *
1692  * @param mp
1693  *   A pointer to the mempool structure.
1694  * @return
1695  *   - 1: The mempool is empty.
1696  *   - 0: The mempool is not empty.
1697  */
1698 static inline int
1699 rte_mempool_empty(const struct rte_mempool *mp)
1700 {
1701         return rte_mempool_avail_count(mp) == 0;
1702 }
1703
1704 /**
1705  * Return the IO address of elt, which is an element of the pool mp.
1706  *
1707  * @param elt
1708  *   A pointer (virtual address) to the element of the pool.
1709  * @return
1710  *   The IO address of the elt element.
1711  *   If the mempool was created with RTE_MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG, the
1712  *   returned value is RTE_BAD_IOVA.
1713  */
1714 static inline rte_iova_t
1715 rte_mempool_virt2iova(const void *elt)
1716 {
1717         const struct rte_mempool_objhdr *hdr;
1718         hdr = (const struct rte_mempool_objhdr *)RTE_PTR_SUB(elt,
1719                 sizeof(*hdr));
1720         return hdr->iova;
1721 }
1722
1723 /**
1724  * Check the consistency of mempool objects.
1725  *
1726  * Verify the coherency of fields in the mempool structure. Also check
1727  * that the cookies of mempool objects (even the ones that are not
1728  * present in pool) have a correct value. If not, a panic will occur.
1729  *
1730  * @param mp
1731  *   A pointer to the mempool structure.
1732  */
1733 void rte_mempool_audit(struct rte_mempool *mp);
1734
1735 /**
1736  * Return a pointer to the private data in an mempool structure.
1737  *
1738  * @param mp
1739  *   A pointer to the mempool structure.
1740  * @return
1741  *   A pointer to the private data.
1742  */
1743 static inline void *rte_mempool_get_priv(struct rte_mempool *mp)
1744 {
1745         return (char *)mp +
1746                 RTE_MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, mp->cache_size);
1747 }
1748
1749 /**
1750  * Dump the status of all mempools on the console
1751  *
1752  * @param f
1753  *   A pointer to a file for output
1754  */
1755 void rte_mempool_list_dump(FILE *f);
1756
1757 /**
1758  * Search a mempool from its name
1759  *
1760  * @param name
1761  *   The name of the mempool.
1762  * @return
1763  *   The pointer to the mempool matching the name, or NULL if not found.
1764  *   NULL on error
1765  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
1766  *    - ENOENT - required entry not available to return.
1767  *
1768  */
1769 struct rte_mempool *rte_mempool_lookup(const char *name);
1770
1771 /**
1772  * Get the header, trailer and total size of a mempool element.
1773  *
1774  * Given a desired size of the mempool element and mempool flags,
1775  * calculates header, trailer, body and total sizes of the mempool object.
1776  *
1777  * @param elt_size
1778  *   The size of each element, without header and trailer.
1779  * @param flags
1780  *   The flags used for the mempool creation.
1781  *   Consult rte_mempool_create() for more information about possible values.
1782  *   The size of each element.
1783  * @param sz
1784  *   The calculated detailed size the mempool object. May be NULL.
1785  * @return
1786  *   Total size of the mempool object.
1787  */
1788 uint32_t rte_mempool_calc_obj_size(uint32_t elt_size, uint32_t flags,
1789         struct rte_mempool_objsz *sz);
1790
1791 /**
1792  * Walk list of all memory pools
1793  *
1794  * @param func
1795  *   Iterator function
1796  * @param arg
1797  *   Argument passed to iterator
1798  */
1799 void rte_mempool_walk(void (*func)(struct rte_mempool *, void *arg),
1800                       void *arg);
1801
1802 /**
1803  * @internal Get page size used for mempool object allocation.
1804  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
1805  */
1806 int
1807 rte_mempool_get_page_size(struct rte_mempool *mp, size_t *pg_sz);
1808
1809 /**
1810  * Mempool event type.
1811  * @internal
1812  */
1813 enum rte_mempool_event {
1814         /** Occurs after a mempool is fully populated. */
1815         RTE_MEMPOOL_EVENT_READY = 0,
1816         /** Occurs before the destruction of a mempool begins. */
1817         RTE_MEMPOOL_EVENT_DESTROY = 1,
1818 };
1819
1820 /**
1821  * @internal
1822  * Mempool event callback.
1823  *
1824  * rte_mempool_event_callback_register() may be called from within the callback,
1825  * but the callbacks registered this way will not be invoked for the same event.
1826  * rte_mempool_event_callback_unregister() may only be safely called
1827  * to remove the running callback.
1828  */
1829 typedef void (rte_mempool_event_callback)(
1830                 enum rte_mempool_event event,
1831                 struct rte_mempool *mp,
1832                 void *user_data);
1833
1834 /**
1835  * @internal
1836  * Register a callback function invoked on mempool life cycle event.
1837  * The function will be invoked in the process
1838  * that performs an action which triggers the callback.
1839  *
1840  * @param func
1841  *   Callback function.
1842  * @param user_data
1843  *   User data.
1844  *
1845  * @return
1846  *   0 on success, negative on failure and rte_errno is set.
1847  */
1848 __rte_internal
1849 int
1850 rte_mempool_event_callback_register(rte_mempool_event_callback *func,
1851                                     void *user_data);
1852
1853 /**
1854  * @internal
1855  * Unregister a callback added with rte_mempool_event_callback_register().
1856  * @p func and @p user_data must exactly match registration parameters.
1857  *
1858  * @param func
1859  *   Callback function.
1860  * @param user_data
1861  *   User data.
1862  *
1863  * @return
1864  *   0 on success, negative on failure and rte_errno is set.
1865  */
1866 __rte_internal
1867 int
1868 rte_mempool_event_callback_unregister(rte_mempool_event_callback *func,
1869                                       void *user_data);
1870
1871 #ifdef __cplusplus
1872 }
1873 #endif
1874
1875 #endif /* _RTE_MEMPOOL_H_ */