88bcbc51efd79c7cc291f18894fef775bf723906
[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 #define MEMPOOL_F_NO_SPREAD      0x0001
254                 /**< Spreading among memory channels not required. */
255 #define MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN 0x0002 /**< Do not align objs on cache lines.*/
256 #define MEMPOOL_F_SP_PUT         0x0004 /**< Default put is "single-producer".*/
257 #define MEMPOOL_F_SC_GET         0x0008 /**< Default get is "single-consumer".*/
258 #define MEMPOOL_F_POOL_CREATED   0x0010 /**< Internal: pool is created. */
259 #define MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG 0x0020 /**< Don't need IOVA contiguous objs. */
260
261 /**
262  * @internal When debug is enabled, store some statistics.
263  *
264  * @param mp
265  *   Pointer to the memory pool.
266  * @param name
267  *   Name of the statistics field to increment in the memory pool.
268  * @param n
269  *   Number to add to the object-oriented statistics.
270  */
271 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
272 #define __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, name, n) do {                    \
273                 unsigned __lcore_id = rte_lcore_id();           \
274                 if (__lcore_id < RTE_MAX_LCORE) {               \
275                         mp->stats[__lcore_id].name += n;        \
276                 }                                               \
277         } while(0)
278 #else
279 #define __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, name, n) do {} while(0)
280 #endif
281
282 /**
283  * Calculate the size of the mempool header.
284  *
285  * @param mp
286  *   Pointer to the memory pool.
287  * @param cs
288  *   Size of the per-lcore cache.
289  */
290 #define MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, cs) \
291         (sizeof(*(mp)) + (((cs) == 0) ? 0 : \
292         (sizeof(struct rte_mempool_cache) * RTE_MAX_LCORE)))
293
294 /* return the header of a mempool object (internal) */
295 static inline struct rte_mempool_objhdr *__mempool_get_header(void *obj)
296 {
297         return (struct rte_mempool_objhdr *)RTE_PTR_SUB(obj,
298                 sizeof(struct rte_mempool_objhdr));
299 }
300
301 /**
302  * Return a pointer to the mempool owning this object.
303  *
304  * @param obj
305  *   An object that is owned by a pool. If this is not the case,
306  *   the behavior is undefined.
307  * @return
308  *   A pointer to the mempool structure.
309  */
310 static inline struct rte_mempool *rte_mempool_from_obj(void *obj)
311 {
312         struct rte_mempool_objhdr *hdr = __mempool_get_header(obj);
313         return hdr->mp;
314 }
315
316 /* return the trailer of a mempool object (internal) */
317 static inline struct rte_mempool_objtlr *__mempool_get_trailer(void *obj)
318 {
319         struct rte_mempool *mp = rte_mempool_from_obj(obj);
320         return (struct rte_mempool_objtlr *)RTE_PTR_ADD(obj, mp->elt_size);
321 }
322
323 /**
324  * @internal Check and update cookies or panic.
325  *
326  * @param mp
327  *   Pointer to the memory pool.
328  * @param obj_table_const
329  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
330  * @param n
331  *   Index of object in object table.
332  * @param free
333  *   - 0: object is supposed to be allocated, mark it as free
334  *   - 1: object is supposed to be free, mark it as allocated
335  *   - 2: just check that cookie is valid (free or allocated)
336  */
337 void rte_mempool_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
338         void * const *obj_table_const, unsigned n, int free);
339
340 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
341 #define __mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free) \
342         rte_mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free)
343 #else
344 #define __mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free) do {} while(0)
345 #endif /* RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG */
346
347 /**
348  * @internal Check contiguous object blocks and update cookies or panic.
349  *
350  * @param mp
351  *   Pointer to the memory pool.
352  * @param first_obj_table_const
353  *   Pointer to a table of void * pointers (first object of the contiguous
354  *   object blocks).
355  * @param n
356  *   Number of contiguous object blocks.
357  * @param free
358  *   - 0: object is supposed to be allocated, mark it as free
359  *   - 1: object is supposed to be free, mark it as allocated
360  *   - 2: just check that cookie is valid (free or allocated)
361  */
362 void rte_mempool_contig_blocks_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
363         void * const *first_obj_table_const, unsigned int n, int free);
364
365 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
366 #define __mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table_const, n, \
367                                               free) \
368         rte_mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table_const, n, \
369                                                 free)
370 #else
371 #define __mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table_const, n, \
372                                               free) \
373         do {} while (0)
374 #endif /* RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG */
375
376 #define RTE_MEMPOOL_OPS_NAMESIZE 32 /**< Max length of ops struct name. */
377
378 /**
379  * Prototype for implementation specific data provisioning function.
380  *
381  * The function should provide the implementation specific memory for
382  * use by the other mempool ops functions in a given mempool ops struct.
383  * E.g. the default ops provides an instance of the rte_ring for this purpose.
384  * it will most likely point to a different type of data structure, and
385  * will be transparent to the application programmer.
386  * This function should set mp->pool_data.
387  */
388 typedef int (*rte_mempool_alloc_t)(struct rte_mempool *mp);
389
390 /**
391  * Free the opaque private data pointed to by mp->pool_data pointer.
392  */
393 typedef void (*rte_mempool_free_t)(struct rte_mempool *mp);
394
395 /**
396  * Enqueue an object into the external pool.
397  */
398 typedef int (*rte_mempool_enqueue_t)(struct rte_mempool *mp,
399                 void * const *obj_table, unsigned int n);
400
401 /**
402  * Dequeue an object from the external pool.
403  */
404 typedef int (*rte_mempool_dequeue_t)(struct rte_mempool *mp,
405                 void **obj_table, unsigned int n);
406
407 /**
408  * Dequeue a number of contiguous object blocks from the external pool.
409  */
410 typedef int (*rte_mempool_dequeue_contig_blocks_t)(struct rte_mempool *mp,
411                  void **first_obj_table, unsigned int n);
412
413 /**
414  * Return the number of available objects in the external pool.
415  */
416 typedef unsigned (*rte_mempool_get_count)(const struct rte_mempool *mp);
417
418 /**
419  * Calculate memory size required to store given number of objects.
420  *
421  * If mempool objects are not required to be IOVA-contiguous
422  * (the flag MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG is set), min_chunk_size defines
423  * virtually contiguous chunk size. Otherwise, if mempool objects must
424  * be IOVA-contiguous (the flag MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG is clear),
425  * min_chunk_size defines IOVA-contiguous chunk size.
426  *
427  * @param[in] mp
428  *   Pointer to the memory pool.
429  * @param[in] obj_num
430  *   Number of objects.
431  * @param[in] pg_shift
432  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
433  * @param[out] min_chunk_size
434  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
435  *   store memory pool objects.
436  * @param[out] align
437  *   Location for required memory chunk alignment.
438  * @return
439  *   Required memory size.
440  */
441 typedef ssize_t (*rte_mempool_calc_mem_size_t)(const struct rte_mempool *mp,
442                 uint32_t obj_num,  uint32_t pg_shift,
443                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
444
445 /**
446  * @internal Helper to calculate memory size required to store given
447  * number of objects.
448  *
449  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
450  *
451  * If page boundaries may be ignored, it is just a product of total
452  * object size including header and trailer and number of objects.
453  * Otherwise, it is a number of pages required to store given number of
454  * objects without crossing page boundary.
455  *
456  * Note that if object size is bigger than page size, then it assumes
457  * that pages are grouped in subsets of physically continuous pages big
458  * enough to store at least one object.
459  *
460  * Minimum size of memory chunk is the total element size.
461  * Required memory chunk alignment is the cache line size.
462  *
463  * @param[in] mp
464  *   A pointer to the mempool structure.
465  * @param[in] obj_num
466  *   Number of objects to be added in mempool.
467  * @param[in] pg_shift
468  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
469  * @param[in] chunk_reserve
470  *   Amount of memory that must be reserved at the beginning of each page,
471  *   or at the beginning of the memory area if pg_shift is 0.
472  * @param[out] min_chunk_size
473  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
474  *   store memory pool objects.
475  * @param[out] align
476  *   Location for required memory chunk alignment.
477  * @return
478  *   Required memory size.
479  */
480 ssize_t rte_mempool_op_calc_mem_size_helper(const struct rte_mempool *mp,
481                 uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift, size_t chunk_reserve,
482                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
483
484 /**
485  * Default way to calculate memory size required to store given number of
486  * objects.
487  *
488  * Equivalent to rte_mempool_op_calc_mem_size_helper(mp, obj_num, pg_shift,
489  * 0, min_chunk_size, align).
490  */
491 ssize_t rte_mempool_op_calc_mem_size_default(const struct rte_mempool *mp,
492                 uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift,
493                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
494
495 /**
496  * Function to be called for each populated object.
497  *
498  * @param[in] mp
499  *   A pointer to the mempool structure.
500  * @param[in] opaque
501  *   An opaque pointer passed to iterator.
502  * @param[in] vaddr
503  *   Object virtual address.
504  * @param[in] iova
505  *   Input/output virtual address of the object or RTE_BAD_IOVA.
506  */
507 typedef void (rte_mempool_populate_obj_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
508                 void *opaque, void *vaddr, rte_iova_t iova);
509
510 /**
511  * Populate memory pool objects using provided memory chunk.
512  *
513  * Populated objects should be enqueued to the pool, e.g. using
514  * rte_mempool_ops_enqueue_bulk().
515  *
516  * If the given IO address is unknown (iova = RTE_BAD_IOVA),
517  * the chunk doesn't need to be physically contiguous (only virtually),
518  * and allocated objects may span two pages.
519  *
520  * @param[in] mp
521  *   A pointer to the mempool structure.
522  * @param[in] max_objs
523  *   Maximum number of objects to be populated.
524  * @param[in] vaddr
525  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
526  * @param[in] iova
527  *   The IO address
528  * @param[in] len
529  *   The length of memory in bytes.
530  * @param[in] obj_cb
531  *   Callback function to be executed for each populated object.
532  * @param[in] obj_cb_arg
533  *   An opaque pointer passed to the callback function.
534  * @return
535  *   The number of objects added on success.
536  *   On error, no objects are populated and a negative errno is returned.
537  */
538 typedef int (*rte_mempool_populate_t)(struct rte_mempool *mp,
539                 unsigned int max_objs,
540                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
541                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
542
543 /**
544  * Align objects on addresses multiple of total_elt_sz.
545  */
546 #define RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ 0x0001
547
548 /**
549  * @internal Helper to populate memory pool object using provided memory
550  * chunk: just slice objects one by one, taking care of not
551  * crossing page boundaries.
552  *
553  * If RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ is set in flags, the addresses
554  * of object headers will be aligned on a multiple of total_elt_sz.
555  * This feature is used by octeontx hardware.
556  *
557  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
558  *
559  * @param[in] mp
560  *   A pointer to the mempool structure.
561  * @param[in] flags
562  *   Logical OR of following flags:
563  *   - RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ: align objects on addresses
564  *     multiple of total_elt_sz.
565  * @param[in] max_objs
566  *   Maximum number of objects to be added in mempool.
567  * @param[in] vaddr
568  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
569  * @param[in] iova
570  *   The IO address corresponding to vaddr, or RTE_BAD_IOVA.
571  * @param[in] len
572  *   The length of memory in bytes.
573  * @param[in] obj_cb
574  *   Callback function to be executed for each populated object.
575  * @param[in] obj_cb_arg
576  *   An opaque pointer passed to the callback function.
577  * @return
578  *   The number of objects added in mempool.
579  */
580 int rte_mempool_op_populate_helper(struct rte_mempool *mp,
581                 unsigned int flags, unsigned int max_objs,
582                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
583                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
584
585 /**
586  * Default way to populate memory pool object using provided memory chunk.
587  *
588  * Equivalent to rte_mempool_op_populate_helper(mp, 0, max_objs, vaddr, iova,
589  * len, obj_cb, obj_cb_arg).
590  */
591 int rte_mempool_op_populate_default(struct rte_mempool *mp,
592                 unsigned int max_objs,
593                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
594                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
595
596 /**
597  * Get some additional information about a mempool.
598  */
599 typedef int (*rte_mempool_get_info_t)(const struct rte_mempool *mp,
600                 struct rte_mempool_info *info);
601
602
603 /** Structure defining mempool operations structure */
604 struct rte_mempool_ops {
605         char name[RTE_MEMPOOL_OPS_NAMESIZE]; /**< Name of mempool ops struct. */
606         rte_mempool_alloc_t alloc;       /**< Allocate private data. */
607         rte_mempool_free_t free;         /**< Free the external pool. */
608         rte_mempool_enqueue_t enqueue;   /**< Enqueue an object. */
609         rte_mempool_dequeue_t dequeue;   /**< Dequeue an object. */
610         rte_mempool_get_count get_count; /**< Get qty of available objs. */
611         /**
612          * Optional callback to calculate memory size required to
613          * store specified number of objects.
614          */
615         rte_mempool_calc_mem_size_t calc_mem_size;
616         /**
617          * Optional callback to populate mempool objects using
618          * provided memory chunk.
619          */
620         rte_mempool_populate_t populate;
621         /**
622          * Get mempool info
623          */
624         rte_mempool_get_info_t get_info;
625         /**
626          * Dequeue a number of contiguous object blocks.
627          */
628         rte_mempool_dequeue_contig_blocks_t dequeue_contig_blocks;
629 } __rte_cache_aligned;
630
631 #define RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX 16  /**< Max registered ops structs */
632
633 /**
634  * Structure storing the table of registered ops structs, each of which contain
635  * the function pointers for the mempool ops functions.
636  * Each process has its own storage for this ops struct array so that
637  * the mempools can be shared across primary and secondary processes.
638  * The indices used to access the array are valid across processes, whereas
639  * any function pointers stored directly in the mempool struct would not be.
640  * This results in us simply having "ops_index" in the mempool struct.
641  */
642 struct rte_mempool_ops_table {
643         rte_spinlock_t sl;     /**< Spinlock for add/delete. */
644         uint32_t num_ops;      /**< Number of used ops structs in the table. */
645         /**
646          * Storage for all possible ops structs.
647          */
648         struct rte_mempool_ops ops[RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX];
649 } __rte_cache_aligned;
650
651 /** Array of registered ops structs. */
652 extern struct rte_mempool_ops_table rte_mempool_ops_table;
653
654 /**
655  * @internal Get the mempool ops struct from its index.
656  *
657  * @param ops_index
658  *   The index of the ops struct in the ops struct table. It must be a valid
659  *   index: (0 <= idx < num_ops).
660  * @return
661  *   The pointer to the ops struct in the table.
662  */
663 static inline struct rte_mempool_ops *
664 rte_mempool_get_ops(int ops_index)
665 {
666         RTE_VERIFY((ops_index >= 0) && (ops_index < RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX));
667
668         return &rte_mempool_ops_table.ops[ops_index];
669 }
670
671 /**
672  * @internal Wrapper for mempool_ops alloc callback.
673  *
674  * @param mp
675  *   Pointer to the memory pool.
676  * @return
677  *   - 0: Success; successfully allocated mempool pool_data.
678  *   - <0: Error; code of alloc function.
679  */
680 int
681 rte_mempool_ops_alloc(struct rte_mempool *mp);
682
683 /**
684  * @internal Wrapper for mempool_ops dequeue callback.
685  *
686  * @param mp
687  *   Pointer to the memory pool.
688  * @param obj_table
689  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
690  * @param n
691  *   Number of objects to get.
692  * @return
693  *   - 0: Success; got n objects.
694  *   - <0: Error; code of dequeue function.
695  */
696 static inline int
697 rte_mempool_ops_dequeue_bulk(struct rte_mempool *mp,
698                 void **obj_table, unsigned n)
699 {
700         struct rte_mempool_ops *ops;
701         int ret;
702
703         rte_mempool_trace_ops_dequeue_bulk(mp, obj_table, n);
704         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
705         ret = ops->dequeue(mp, obj_table, n);
706         if (ret == 0) {
707                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_common_pool_bulk, 1);
708                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_common_pool_objs, n);
709         }
710         return ret;
711 }
712
713 /**
714  * @internal Wrapper for mempool_ops dequeue_contig_blocks callback.
715  *
716  * @param[in] mp
717  *   Pointer to the memory pool.
718  * @param[out] first_obj_table
719  *   Pointer to a table of void * pointers (first objects).
720  * @param[in] n
721  *   Number of blocks to get.
722  * @return
723  *   - 0: Success; got n objects.
724  *   - <0: Error; code of dequeue function.
725  */
726 static inline int
727 rte_mempool_ops_dequeue_contig_blocks(struct rte_mempool *mp,
728                 void **first_obj_table, unsigned int n)
729 {
730         struct rte_mempool_ops *ops;
731
732         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
733         RTE_ASSERT(ops->dequeue_contig_blocks != NULL);
734         rte_mempool_trace_ops_dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
735         return ops->dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
736 }
737
738 /**
739  * @internal wrapper for mempool_ops enqueue callback.
740  *
741  * @param mp
742  *   Pointer to the memory pool.
743  * @param obj_table
744  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
745  * @param n
746  *   Number of objects to put.
747  * @return
748  *   - 0: Success; n objects supplied.
749  *   - <0: Error; code of enqueue function.
750  */
751 static inline int
752 rte_mempool_ops_enqueue_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
753                 unsigned n)
754 {
755         struct rte_mempool_ops *ops;
756
757         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_common_pool_bulk, 1);
758         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_common_pool_objs, n);
759         rte_mempool_trace_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n);
760         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
761         return ops->enqueue(mp, obj_table, n);
762 }
763
764 /**
765  * @internal wrapper for mempool_ops get_count callback.
766  *
767  * @param mp
768  *   Pointer to the memory pool.
769  * @return
770  *   The number of available objects in the external pool.
771  */
772 unsigned
773 rte_mempool_ops_get_count(const struct rte_mempool *mp);
774
775 /**
776  * @internal wrapper for mempool_ops calc_mem_size callback.
777  * API to calculate size of memory required to store specified number of
778  * object.
779  *
780  * @param[in] mp
781  *   Pointer to the memory pool.
782  * @param[in] obj_num
783  *   Number of objects.
784  * @param[in] pg_shift
785  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
786  * @param[out] min_chunk_size
787  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
788  *   store memory pool objects.
789  * @param[out] align
790  *   Location for required memory chunk alignment.
791  * @return
792  *   Required memory size aligned at page boundary.
793  */
794 ssize_t rte_mempool_ops_calc_mem_size(const struct rte_mempool *mp,
795                                       uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift,
796                                       size_t *min_chunk_size, size_t *align);
797
798 /**
799  * @internal wrapper for mempool_ops populate callback.
800  *
801  * Populate memory pool objects using provided memory chunk.
802  *
803  * @param[in] mp
804  *   A pointer to the mempool structure.
805  * @param[in] max_objs
806  *   Maximum number of objects to be populated.
807  * @param[in] vaddr
808  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
809  * @param[in] iova
810  *   The IO address
811  * @param[in] len
812  *   The length of memory in bytes.
813  * @param[in] obj_cb
814  *   Callback function to be executed for each populated object.
815  * @param[in] obj_cb_arg
816  *   An opaque pointer passed to the callback function.
817  * @return
818  *   The number of objects added on success.
819  *   On error, no objects are populated and a negative errno is returned.
820  */
821 int rte_mempool_ops_populate(struct rte_mempool *mp, unsigned int max_objs,
822                              void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
823                              rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb,
824                              void *obj_cb_arg);
825
826 /**
827  * Wrapper for mempool_ops get_info callback.
828  *
829  * @param[in] mp
830  *   Pointer to the memory pool.
831  * @param[out] info
832  *   Pointer to the rte_mempool_info structure
833  * @return
834  *   - 0: Success; The mempool driver supports retrieving supplementary
835  *        mempool information
836  *   - -ENOTSUP - doesn't support get_info ops (valid case).
837  */
838 int rte_mempool_ops_get_info(const struct rte_mempool *mp,
839                          struct rte_mempool_info *info);
840
841 /**
842  * @internal wrapper for mempool_ops free callback.
843  *
844  * @param mp
845  *   Pointer to the memory pool.
846  */
847 void
848 rte_mempool_ops_free(struct rte_mempool *mp);
849
850 /**
851  * Set the ops of a mempool.
852  *
853  * This can only be done on a mempool that is not populated, i.e. just after
854  * a call to rte_mempool_create_empty().
855  *
856  * @param mp
857  *   Pointer to the memory pool.
858  * @param name
859  *   Name of the ops structure to use for this mempool.
860  * @param pool_config
861  *   Opaque data that can be passed by the application to the ops functions.
862  * @return
863  *   - 0: Success; the mempool is now using the requested ops functions.
864  *   - -EINVAL - Invalid ops struct name provided.
865  *   - -EEXIST - mempool already has an ops struct assigned.
866  */
867 int
868 rte_mempool_set_ops_byname(struct rte_mempool *mp, const char *name,
869                 void *pool_config);
870
871 /**
872  * Register mempool operations.
873  *
874  * @param ops
875  *   Pointer to an ops structure to register.
876  * @return
877  *   - >=0: Success; return the index of the ops struct in the table.
878  *   - -EINVAL - some missing callbacks while registering ops struct.
879  *   - -ENOSPC - the maximum number of ops structs has been reached.
880  */
881 int rte_mempool_register_ops(const struct rte_mempool_ops *ops);
882
883 /**
884  * Macro to statically register the ops of a mempool handler.
885  * Note that the rte_mempool_register_ops fails silently here when
886  * more than RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX is registered.
887  */
888 #define MEMPOOL_REGISTER_OPS(ops)                               \
889         RTE_INIT(mp_hdlr_init_##ops)                            \
890         {                                                       \
891                 rte_mempool_register_ops(&ops);                 \
892         }
893
894 /**
895  * An object callback function for mempool.
896  *
897  * Used by rte_mempool_create() and rte_mempool_obj_iter().
898  */
899 typedef void (rte_mempool_obj_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
900                 void *opaque, void *obj, unsigned obj_idx);
901 typedef rte_mempool_obj_cb_t rte_mempool_obj_ctor_t; /* compat */
902
903 /**
904  * A memory callback function for mempool.
905  *
906  * Used by rte_mempool_mem_iter().
907  */
908 typedef void (rte_mempool_mem_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
909                 void *opaque, struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
910                 unsigned mem_idx);
911
912 /**
913  * A mempool constructor callback function.
914  *
915  * Arguments are the mempool and the opaque pointer given by the user in
916  * rte_mempool_create().
917  */
918 typedef void (rte_mempool_ctor_t)(struct rte_mempool *, void *);
919
920 /**
921  * Create a new mempool named *name* in memory.
922  *
923  * This function uses ``rte_memzone_reserve()`` to allocate memory. The
924  * pool contains n elements of elt_size. Its size is set to n.
925  *
926  * @param name
927  *   The name of the mempool.
928  * @param n
929  *   The number of elements in the mempool. The optimum size (in terms of
930  *   memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
931  *   n = (2^q - 1).
932  * @param elt_size
933  *   The size of each element.
934  * @param cache_size
935  *   If cache_size is non-zero, the rte_mempool library will try to
936  *   limit the accesses to the common lockless pool, by maintaining a
937  *   per-lcore object cache. This argument must be lower or equal to
938  *   RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE and n / 1.5. It is advised to choose
939  *   cache_size to have "n modulo cache_size == 0": if this is
940  *   not the case, some elements will always stay in the pool and will
941  *   never be used. The access to the per-lcore table is of course
942  *   faster than the multi-producer/consumer pool. The cache can be
943  *   disabled if the cache_size argument is set to 0; it can be useful to
944  *   avoid losing objects in cache.
945  * @param private_data_size
946  *   The size of the private data appended after the mempool
947  *   structure. This is useful for storing some private data after the
948  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
949  * @param mp_init
950  *   A function pointer that is called for initialization of the pool,
951  *   before object initialization. The user can initialize the private
952  *   data in this function if needed. This parameter can be NULL if
953  *   not needed.
954  * @param mp_init_arg
955  *   An opaque pointer to data that can be used in the mempool
956  *   constructor function.
957  * @param obj_init
958  *   A function pointer that is called for each object at
959  *   initialization of the pool. The user can set some meta data in
960  *   objects if needed. This parameter can be NULL if not needed.
961  *   The obj_init() function takes the mempool pointer, the init_arg,
962  *   the object pointer and the object number as parameters.
963  * @param obj_init_arg
964  *   An opaque pointer to data that can be used as an argument for
965  *   each call to the object constructor function.
966  * @param socket_id
967  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
968  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
969  *   constraint for the reserved zone.
970  * @param flags
971  *   The *flags* arguments is an OR of following flags:
972  *   - MEMPOOL_F_NO_SPREAD: By default, objects addresses are spread
973  *     between channels in RAM: the pool allocator will add padding
974  *     between objects depending on the hardware configuration. See
975  *     Memory alignment constraints for details. If this flag is set,
976  *     the allocator will just align them to a cache line.
977  *   - MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN: By default, the returned objects are
978  *     cache-aligned. This flag removes this constraint, and no
979  *     padding will be present between objects. This flag implies
980  *     MEMPOOL_F_NO_SPREAD.
981  *   - MEMPOOL_F_SP_PUT: If this flag is set, the default behavior
982  *     when using rte_mempool_put() or rte_mempool_put_bulk() is
983  *     "single-producer". Otherwise, it is "multi-producers".
984  *   - MEMPOOL_F_SC_GET: If this flag is set, the default behavior
985  *     when using rte_mempool_get() or rte_mempool_get_bulk() is
986  *     "single-consumer". Otherwise, it is "multi-consumers".
987  *   - MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG: If set, allocated objects won't
988  *     necessarily be contiguous in IO memory.
989  * @return
990  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
991  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
992  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
993  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
994  *    - EINVAL - cache size provided is too large or an unknown flag was passed
995  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
996  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
997  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
998  */
999 struct rte_mempool *
1000 rte_mempool_create(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
1001                    unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
1002                    rte_mempool_ctor_t *mp_init, void *mp_init_arg,
1003                    rte_mempool_obj_cb_t *obj_init, void *obj_init_arg,
1004                    int socket_id, unsigned flags);
1005
1006 /**
1007  * Create an empty mempool
1008  *
1009  * The mempool is allocated and initialized, but it is not populated: no
1010  * memory is allocated for the mempool elements. The user has to call
1011  * rte_mempool_populate_*() to add memory chunks to the pool. Once
1012  * populated, the user may also want to initialize each object with
1013  * rte_mempool_obj_iter().
1014  *
1015  * @param name
1016  *   The name of the mempool.
1017  * @param n
1018  *   The maximum number of elements that can be added in the mempool.
1019  *   The optimum size (in terms of memory usage) for a mempool is when n
1020  *   is a power of two minus one: n = (2^q - 1).
1021  * @param elt_size
1022  *   The size of each element.
1023  * @param cache_size
1024  *   Size of the cache. See rte_mempool_create() for details.
1025  * @param private_data_size
1026  *   The size of the private data appended after the mempool
1027  *   structure. This is useful for storing some private data after the
1028  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
1029  * @param socket_id
1030  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
1031  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
1032  *   constraint for the reserved zone.
1033  * @param flags
1034  *   Flags controlling the behavior of the mempool. See
1035  *   rte_mempool_create() for details.
1036  * @return
1037  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
1038  *   with rte_errno set appropriately. See rte_mempool_create() for details.
1039  */
1040 struct rte_mempool *
1041 rte_mempool_create_empty(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
1042         unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
1043         int socket_id, unsigned flags);
1044 /**
1045  * Free a mempool
1046  *
1047  * Unlink the mempool from global list, free the memory chunks, and all
1048  * memory referenced by the mempool. The objects must not be used by
1049  * other cores as they will be freed.
1050  *
1051  * @param mp
1052  *   A pointer to the mempool structure.
1053  */
1054 void
1055 rte_mempool_free(struct rte_mempool *mp);
1056
1057 /**
1058  * Add physically contiguous memory for objects in the pool at init
1059  *
1060  * Add a virtually and physically contiguous memory chunk in the pool
1061  * where objects can be instantiated.
1062  *
1063  * If the given IO address is unknown (iova = RTE_BAD_IOVA),
1064  * the chunk doesn't need to be physically contiguous (only virtually),
1065  * and allocated objects may span two pages.
1066  *
1067  * @param mp
1068  *   A pointer to the mempool structure.
1069  * @param vaddr
1070  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
1071  * @param iova
1072  *   The IO address
1073  * @param len
1074  *   The length of memory in bytes.
1075  * @param free_cb
1076  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
1077  * @param opaque
1078  *   An opaque argument passed to free_cb.
1079  * @return
1080  *   The number of objects added on success (strictly positive).
1081  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1082  *   mempool the following code is returned:
1083  *     (0): not enough room in chunk for one object.
1084  *     (-ENOSPC): mempool is already populated.
1085  *     (-ENOMEM): allocation failure.
1086  */
1087 int rte_mempool_populate_iova(struct rte_mempool *mp, char *vaddr,
1088         rte_iova_t iova, size_t len, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
1089         void *opaque);
1090
1091 /**
1092  * Add virtually contiguous memory for objects in the pool at init
1093  *
1094  * Add a virtually contiguous memory chunk in the pool where objects can
1095  * be instantiated.
1096  *
1097  * @param mp
1098  *   A pointer to the mempool structure.
1099  * @param addr
1100  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
1101  * @param len
1102  *   The length of memory in bytes.
1103  * @param pg_sz
1104  *   The size of memory pages in this virtual area.
1105  * @param free_cb
1106  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
1107  * @param opaque
1108  *   An opaque argument passed to free_cb.
1109  * @return
1110  *   The number of objects added on success (strictly positive).
1111  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1112  *   mempool the following code is returned:
1113  *     (0): not enough room in chunk for one object.
1114  *     (-ENOSPC): mempool is already populated.
1115  *     (-ENOMEM): allocation failure.
1116  */
1117 int
1118 rte_mempool_populate_virt(struct rte_mempool *mp, char *addr,
1119         size_t len, size_t pg_sz, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
1120         void *opaque);
1121
1122 /**
1123  * Add memory for objects in the pool at init
1124  *
1125  * This is the default function used by rte_mempool_create() to populate
1126  * the mempool. It adds memory allocated using rte_memzone_reserve().
1127  *
1128  * @param mp
1129  *   A pointer to the mempool structure.
1130  * @return
1131  *   The number of objects added on success.
1132  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1133  *   mempool and a negative errno is returned.
1134  */
1135 int rte_mempool_populate_default(struct rte_mempool *mp);
1136
1137 /**
1138  * Add memory from anonymous mapping for objects in the pool at init
1139  *
1140  * This function mmap an anonymous memory zone that is locked in
1141  * memory to store the objects of the mempool.
1142  *
1143  * @param mp
1144  *   A pointer to the mempool structure.
1145  * @return
1146  *   The number of objects added on success.
1147  *   On error, 0 is returned, rte_errno is set, and the chunk is not added in
1148  *   the memory list of the mempool.
1149  */
1150 int rte_mempool_populate_anon(struct rte_mempool *mp);
1151
1152 /**
1153  * Call a function for each mempool element
1154  *
1155  * Iterate across all objects attached to a rte_mempool and call the
1156  * callback function on it.
1157  *
1158  * @param mp
1159  *   A pointer to an initialized mempool.
1160  * @param obj_cb
1161  *   A function pointer that is called for each object.
1162  * @param obj_cb_arg
1163  *   An opaque pointer passed to the callback function.
1164  * @return
1165  *   Number of objects iterated.
1166  */
1167 uint32_t rte_mempool_obj_iter(struct rte_mempool *mp,
1168         rte_mempool_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
1169
1170 /**
1171  * Call a function for each mempool memory chunk
1172  *
1173  * Iterate across all memory chunks attached to a rte_mempool and call
1174  * the callback function on it.
1175  *
1176  * @param mp
1177  *   A pointer to an initialized mempool.
1178  * @param mem_cb
1179  *   A function pointer that is called for each memory chunk.
1180  * @param mem_cb_arg
1181  *   An opaque pointer passed to the callback function.
1182  * @return
1183  *   Number of memory chunks iterated.
1184  */
1185 uint32_t rte_mempool_mem_iter(struct rte_mempool *mp,
1186         rte_mempool_mem_cb_t *mem_cb, void *mem_cb_arg);
1187
1188 /**
1189  * Dump the status of the mempool to a file.
1190  *
1191  * @param f
1192  *   A pointer to a file for output
1193  * @param mp
1194  *   A pointer to the mempool structure.
1195  */
1196 void rte_mempool_dump(FILE *f, struct rte_mempool *mp);
1197
1198 /**
1199  * Create a user-owned mempool cache.
1200  *
1201  * This can be used by unregistered non-EAL threads to enable caching when they
1202  * interact with a mempool.
1203  *
1204  * @param size
1205  *   The size of the mempool cache. See rte_mempool_create()'s cache_size
1206  *   parameter description for more information. The same limits and
1207  *   considerations apply here too.
1208  * @param socket_id
1209  *   The socket identifier in the case of NUMA. The value can be
1210  *   SOCKET_ID_ANY if there is no NUMA constraint for the reserved zone.
1211  */
1212 struct rte_mempool_cache *
1213 rte_mempool_cache_create(uint32_t size, int socket_id);
1214
1215 /**
1216  * Free a user-owned mempool cache.
1217  *
1218  * @param cache
1219  *   A pointer to the mempool cache.
1220  */
1221 void
1222 rte_mempool_cache_free(struct rte_mempool_cache *cache);
1223
1224 /**
1225  * Get a pointer to the per-lcore default mempool cache.
1226  *
1227  * @param mp
1228  *   A pointer to the mempool structure.
1229  * @param lcore_id
1230  *   The logical core id.
1231  * @return
1232  *   A pointer to the mempool cache or NULL if disabled or unregistered non-EAL
1233  *   thread.
1234  */
1235 static __rte_always_inline struct rte_mempool_cache *
1236 rte_mempool_default_cache(struct rte_mempool *mp, unsigned lcore_id)
1237 {
1238         if (mp->cache_size == 0)
1239                 return NULL;
1240
1241         if (lcore_id >= RTE_MAX_LCORE)
1242                 return NULL;
1243
1244         rte_mempool_trace_default_cache(mp, lcore_id,
1245                 &mp->local_cache[lcore_id]);
1246         return &mp->local_cache[lcore_id];
1247 }
1248
1249 /**
1250  * Flush a user-owned mempool cache to the specified mempool.
1251  *
1252  * @param cache
1253  *   A pointer to the mempool cache.
1254  * @param mp
1255  *   A pointer to the mempool.
1256  */
1257 static __rte_always_inline void
1258 rte_mempool_cache_flush(struct rte_mempool_cache *cache,
1259                         struct rte_mempool *mp)
1260 {
1261         if (cache == NULL)
1262                 cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1263         if (cache == NULL || cache->len == 0)
1264                 return;
1265         rte_mempool_trace_cache_flush(cache, mp);
1266         rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, cache->objs, cache->len);
1267         cache->len = 0;
1268 }
1269
1270 /**
1271  * @internal Put several objects back in the mempool; used internally.
1272  * @param mp
1273  *   A pointer to the mempool structure.
1274  * @param obj_table
1275  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1276  * @param n
1277  *   The number of objects to store back in the mempool, must be strictly
1278  *   positive.
1279  * @param cache
1280  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1281  */
1282 static __rte_always_inline void
1283 __mempool_generic_put(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1284                       unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1285 {
1286         void **cache_objs;
1287
1288         /* increment stat now, adding in mempool always success */
1289         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_bulk, 1);
1290         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_objs, n);
1291
1292         /* No cache provided or if put would overflow mem allocated for cache */
1293         if (unlikely(cache == NULL || n > RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE))
1294                 goto ring_enqueue;
1295
1296         cache_objs = &cache->objs[cache->len];
1297
1298         /*
1299          * The cache follows the following algorithm
1300          *   1. Add the objects to the cache
1301          *   2. Anything greater than the cache min value (if it crosses the
1302          *   cache flush threshold) is flushed to the ring.
1303          */
1304
1305         /* Add elements back into the cache */
1306         rte_memcpy(&cache_objs[0], obj_table, sizeof(void *) * n);
1307
1308         cache->len += n;
1309
1310         if (cache->len >= cache->flushthresh) {
1311                 rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, &cache->objs[cache->size],
1312                                 cache->len - cache->size);
1313                 cache->len = cache->size;
1314         }
1315
1316         return;
1317
1318 ring_enqueue:
1319
1320         /* push remaining objects in ring */
1321 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1322         if (rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n) < 0)
1323                 rte_panic("cannot put objects in mempool\n");
1324 #else
1325         rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n);
1326 #endif
1327 }
1328
1329
1330 /**
1331  * Put several objects back in the mempool.
1332  *
1333  * @param mp
1334  *   A pointer to the mempool structure.
1335  * @param obj_table
1336  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1337  * @param n
1338  *   The number of objects to add in the mempool from the obj_table.
1339  * @param cache
1340  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1341  */
1342 static __rte_always_inline void
1343 rte_mempool_generic_put(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1344                         unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1345 {
1346         rte_mempool_trace_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1347         __mempool_check_cookies(mp, obj_table, n, 0);
1348         __mempool_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1349 }
1350
1351 /**
1352  * Put several objects back in the mempool.
1353  *
1354  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1355  * version depending on the default behavior that was specified at
1356  * mempool creation time (see flags).
1357  *
1358  * @param mp
1359  *   A pointer to the mempool structure.
1360  * @param obj_table
1361  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1362  * @param n
1363  *   The number of objects to add in the mempool from obj_table.
1364  */
1365 static __rte_always_inline void
1366 rte_mempool_put_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1367                      unsigned int n)
1368 {
1369         struct rte_mempool_cache *cache;
1370         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1371         rte_mempool_trace_put_bulk(mp, obj_table, n, cache);
1372         rte_mempool_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1373 }
1374
1375 /**
1376  * Put one object back in the mempool.
1377  *
1378  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1379  * version depending on the default behavior that was specified at
1380  * mempool creation time (see flags).
1381  *
1382  * @param mp
1383  *   A pointer to the mempool structure.
1384  * @param obj
1385  *   A pointer to the object to be added.
1386  */
1387 static __rte_always_inline void
1388 rte_mempool_put(struct rte_mempool *mp, void *obj)
1389 {
1390         rte_mempool_put_bulk(mp, &obj, 1);
1391 }
1392
1393 /**
1394  * @internal Get several objects from the mempool; used internally.
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 get, must be strictly positive.
1401  * @param cache
1402  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1403  * @return
1404  *   - >=0: Success; number of objects supplied.
1405  *   - <0: Error; code of ring dequeue function.
1406  */
1407 static __rte_always_inline int
1408 __mempool_generic_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_table,
1409                       unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1410 {
1411         int ret;
1412         uint32_t index, len;
1413         void **cache_objs;
1414
1415         /* No cache provided or cannot be satisfied from cache */
1416         if (unlikely(cache == NULL || n >= cache->size))
1417                 goto ring_dequeue;
1418
1419         cache_objs = cache->objs;
1420
1421         /* Can this be satisfied from the cache? */
1422         if (cache->len < n) {
1423                 /* No. Backfill the cache first, and then fill from it */
1424                 uint32_t req = n + (cache->size - cache->len);
1425
1426                 /* How many do we require i.e. number to fill the cache + the request */
1427                 ret = rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp,
1428                         &cache->objs[cache->len], req);
1429                 if (unlikely(ret < 0)) {
1430                         /*
1431                          * In the off chance that we are buffer constrained,
1432                          * where we are not able to allocate cache + n, go to
1433                          * the ring directly. If that fails, we are truly out of
1434                          * buffers.
1435                          */
1436                         goto ring_dequeue;
1437                 }
1438
1439                 cache->len += req;
1440         }
1441
1442         /* Now fill in the response ... */
1443         for (index = 0, len = cache->len - 1; index < n; ++index, len--, obj_table++)
1444                 *obj_table = cache_objs[len];
1445
1446         cache->len -= n;
1447
1448         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_bulk, 1);
1449         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_objs, n);
1450
1451         return 0;
1452
1453 ring_dequeue:
1454
1455         /* get remaining objects from ring */
1456         ret = rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp, obj_table, n);
1457
1458         if (ret < 0) {
1459                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_bulk, 1);
1460                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_objs, n);
1461         } else {
1462                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_bulk, 1);
1463                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_objs, n);
1464         }
1465
1466         return ret;
1467 }
1468
1469 /**
1470  * Get several objects from the mempool.
1471  *
1472  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1473  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1474  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1475  * lcores are full.
1476  *
1477  * @param mp
1478  *   A pointer to the mempool structure.
1479  * @param obj_table
1480  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1481  * @param n
1482  *   The number of objects to get from mempool to obj_table.
1483  * @param cache
1484  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1485  * @return
1486  *   - 0: Success; objects taken.
1487  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1488  */
1489 static __rte_always_inline int
1490 rte_mempool_generic_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_table,
1491                         unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1492 {
1493         int ret;
1494         ret = __mempool_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1495         if (ret == 0)
1496                 __mempool_check_cookies(mp, obj_table, n, 1);
1497         rte_mempool_trace_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1498         return ret;
1499 }
1500
1501 /**
1502  * Get several objects from the mempool.
1503  *
1504  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1505  * version, depending on the default behaviour that was specified at
1506  * mempool creation time (see flags).
1507  *
1508  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1509  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1510  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1511  * lcores are full.
1512  *
1513  * @param mp
1514  *   A pointer to the mempool structure.
1515  * @param obj_table
1516  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1517  * @param n
1518  *   The number of objects to get from the mempool to obj_table.
1519  * @return
1520  *   - 0: Success; objects taken
1521  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1522  */
1523 static __rte_always_inline int
1524 rte_mempool_get_bulk(struct rte_mempool *mp, void **obj_table, unsigned int n)
1525 {
1526         struct rte_mempool_cache *cache;
1527         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1528         rte_mempool_trace_get_bulk(mp, obj_table, n, cache);
1529         return rte_mempool_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1530 }
1531
1532 /**
1533  * Get one object from the mempool.
1534  *
1535  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1536  * version, depending on the default behavior that was specified at
1537  * mempool creation (see flags).
1538  *
1539  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1540  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1541  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1542  * lcores are full.
1543  *
1544  * @param mp
1545  *   A pointer to the mempool structure.
1546  * @param obj_p
1547  *   A pointer to a void * pointer (object) that will be filled.
1548  * @return
1549  *   - 0: Success; objects taken.
1550  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1551  */
1552 static __rte_always_inline int
1553 rte_mempool_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_p)
1554 {
1555         return rte_mempool_get_bulk(mp, obj_p, 1);
1556 }
1557
1558 /**
1559  * Get a contiguous blocks of objects from the mempool.
1560  *
1561  * If cache is enabled, consider to flush it first, to reuse objects
1562  * as soon as possible.
1563  *
1564  * The application should check that the driver supports the operation
1565  * by calling rte_mempool_ops_get_info() and checking that `contig_block_size`
1566  * is not zero.
1567  *
1568  * @param mp
1569  *   A pointer to the mempool structure.
1570  * @param first_obj_table
1571  *   A pointer to a pointer to the first object in each block.
1572  * @param n
1573  *   The number of blocks to get from mempool.
1574  * @return
1575  *   - 0: Success; blocks taken.
1576  *   - -ENOBUFS: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1577  *   - -EOPNOTSUPP: The mempool driver does not support block dequeue
1578  */
1579 static __rte_always_inline int
1580 rte_mempool_get_contig_blocks(struct rte_mempool *mp,
1581                               void **first_obj_table, unsigned int n)
1582 {
1583         int ret;
1584
1585         ret = rte_mempool_ops_dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
1586         if (ret == 0) {
1587                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_bulk, 1);
1588                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_blks, n);
1589                 __mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table, n,
1590                                                       1);
1591         } else {
1592                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_bulk, 1);
1593                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_blks, n);
1594         }
1595
1596         rte_mempool_trace_get_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
1597         return ret;
1598 }
1599
1600 /**
1601  * Return the number of entries in the mempool.
1602  *
1603  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1604  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1605  * debug purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1606  *
1607  * @param mp
1608  *   A pointer to the mempool structure.
1609  * @return
1610  *   The number of entries in the mempool.
1611  */
1612 unsigned int rte_mempool_avail_count(const struct rte_mempool *mp);
1613
1614 /**
1615  * Return the number of elements which have been allocated from the mempool
1616  *
1617  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1618  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1619  * debug purposes.
1620  *
1621  * @param mp
1622  *   A pointer to the mempool structure.
1623  * @return
1624  *   The number of free entries in the mempool.
1625  */
1626 unsigned int
1627 rte_mempool_in_use_count(const struct rte_mempool *mp);
1628
1629 /**
1630  * Test if the mempool is full.
1631  *
1632  * When cache is enabled, this function has to browse the length of all
1633  * lcores, so it should not be used in a data path, but only for debug
1634  * purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1635  *
1636  * @param mp
1637  *   A pointer to the mempool structure.
1638  * @return
1639  *   - 1: The mempool is full.
1640  *   - 0: The mempool is not full.
1641  */
1642 static inline int
1643 rte_mempool_full(const struct rte_mempool *mp)
1644 {
1645         return rte_mempool_avail_count(mp) == mp->size;
1646 }
1647
1648 /**
1649  * Test if the mempool is empty.
1650  *
1651  * When cache is enabled, this function has to browse the length of all
1652  * lcores, so it should not be used in a data path, but only for debug
1653  * purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1654  *
1655  * @param mp
1656  *   A pointer to the mempool structure.
1657  * @return
1658  *   - 1: The mempool is empty.
1659  *   - 0: The mempool is not empty.
1660  */
1661 static inline int
1662 rte_mempool_empty(const struct rte_mempool *mp)
1663 {
1664         return rte_mempool_avail_count(mp) == 0;
1665 }
1666
1667 /**
1668  * Return the IO address of elt, which is an element of the pool mp.
1669  *
1670  * @param elt
1671  *   A pointer (virtual address) to the element of the pool.
1672  * @return
1673  *   The IO address of the elt element.
1674  *   If the mempool was created with MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG, the
1675  *   returned value is RTE_BAD_IOVA.
1676  */
1677 static inline rte_iova_t
1678 rte_mempool_virt2iova(const void *elt)
1679 {
1680         const struct rte_mempool_objhdr *hdr;
1681         hdr = (const struct rte_mempool_objhdr *)RTE_PTR_SUB(elt,
1682                 sizeof(*hdr));
1683         return hdr->iova;
1684 }
1685
1686 /**
1687  * Check the consistency of mempool objects.
1688  *
1689  * Verify the coherency of fields in the mempool structure. Also check
1690  * that the cookies of mempool objects (even the ones that are not
1691  * present in pool) have a correct value. If not, a panic will occur.
1692  *
1693  * @param mp
1694  *   A pointer to the mempool structure.
1695  */
1696 void rte_mempool_audit(struct rte_mempool *mp);
1697
1698 /**
1699  * Return a pointer to the private data in an mempool structure.
1700  *
1701  * @param mp
1702  *   A pointer to the mempool structure.
1703  * @return
1704  *   A pointer to the private data.
1705  */
1706 static inline void *rte_mempool_get_priv(struct rte_mempool *mp)
1707 {
1708         return (char *)mp +
1709                 MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, mp->cache_size);
1710 }
1711
1712 /**
1713  * Dump the status of all mempools on the console
1714  *
1715  * @param f
1716  *   A pointer to a file for output
1717  */
1718 void rte_mempool_list_dump(FILE *f);
1719
1720 /**
1721  * Search a mempool from its name
1722  *
1723  * @param name
1724  *   The name of the mempool.
1725  * @return
1726  *   The pointer to the mempool matching the name, or NULL if not found.
1727  *   NULL on error
1728  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
1729  *    - ENOENT - required entry not available to return.
1730  *
1731  */
1732 struct rte_mempool *rte_mempool_lookup(const char *name);
1733
1734 /**
1735  * Get the header, trailer and total size of a mempool element.
1736  *
1737  * Given a desired size of the mempool element and mempool flags,
1738  * calculates header, trailer, body and total sizes of the mempool object.
1739  *
1740  * @param elt_size
1741  *   The size of each element, without header and trailer.
1742  * @param flags
1743  *   The flags used for the mempool creation.
1744  *   Consult rte_mempool_create() for more information about possible values.
1745  *   The size of each element.
1746  * @param sz
1747  *   The calculated detailed size the mempool object. May be NULL.
1748  * @return
1749  *   Total size of the mempool object.
1750  */
1751 uint32_t rte_mempool_calc_obj_size(uint32_t elt_size, uint32_t flags,
1752         struct rte_mempool_objsz *sz);
1753
1754 /**
1755  * Walk list of all memory pools
1756  *
1757  * @param func
1758  *   Iterator function
1759  * @param arg
1760  *   Argument passed to iterator
1761  */
1762 void rte_mempool_walk(void (*func)(struct rte_mempool *, void *arg),
1763                       void *arg);
1764
1765 /**
1766  * @internal Get page size used for mempool object allocation.
1767  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
1768  */
1769 int
1770 rte_mempool_get_page_size(struct rte_mempool *mp, size_t *pg_sz);
1771
1772 #ifdef __cplusplus
1773 }
1774 #endif
1775
1776 #endif /* _RTE_MEMPOOL_H_ */