b2e20c88558846de7641d44ce7171b3ce7cd5de3
[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 /** Internal: no object from the pool can be used for device IO (DMA). */
261 #define MEMPOOL_F_NON_IO         0x0040
262
263 /**
264  * @internal When debug is enabled, store some statistics.
265  *
266  * @param mp
267  *   Pointer to the memory pool.
268  * @param name
269  *   Name of the statistics field to increment in the memory pool.
270  * @param n
271  *   Number to add to the object-oriented statistics.
272  */
273 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
274 #define __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, name, n) do {                    \
275                 unsigned __lcore_id = rte_lcore_id();           \
276                 if (__lcore_id < RTE_MAX_LCORE) {               \
277                         mp->stats[__lcore_id].name += n;        \
278                 }                                               \
279         } while(0)
280 #else
281 #define __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, name, n) do {} while(0)
282 #endif
283
284 /**
285  * Calculate the size of the mempool header.
286  *
287  * @param mp
288  *   Pointer to the memory pool.
289  * @param cs
290  *   Size of the per-lcore cache.
291  */
292 #define MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, cs) \
293         (sizeof(*(mp)) + (((cs) == 0) ? 0 : \
294         (sizeof(struct rte_mempool_cache) * RTE_MAX_LCORE)))
295
296 /* return the header of a mempool object (internal) */
297 static inline struct rte_mempool_objhdr *__mempool_get_header(void *obj)
298 {
299         return (struct rte_mempool_objhdr *)RTE_PTR_SUB(obj,
300                 sizeof(struct rte_mempool_objhdr));
301 }
302
303 /**
304  * Return a pointer to the mempool owning this object.
305  *
306  * @param obj
307  *   An object that is owned by a pool. If this is not the case,
308  *   the behavior is undefined.
309  * @return
310  *   A pointer to the mempool structure.
311  */
312 static inline struct rte_mempool *rte_mempool_from_obj(void *obj)
313 {
314         struct rte_mempool_objhdr *hdr = __mempool_get_header(obj);
315         return hdr->mp;
316 }
317
318 /* return the trailer of a mempool object (internal) */
319 static inline struct rte_mempool_objtlr *__mempool_get_trailer(void *obj)
320 {
321         struct rte_mempool *mp = rte_mempool_from_obj(obj);
322         return (struct rte_mempool_objtlr *)RTE_PTR_ADD(obj, mp->elt_size);
323 }
324
325 /**
326  * @internal Check and update cookies or panic.
327  *
328  * @param mp
329  *   Pointer to the memory pool.
330  * @param obj_table_const
331  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
332  * @param n
333  *   Index of object in object table.
334  * @param free
335  *   - 0: object is supposed to be allocated, mark it as free
336  *   - 1: object is supposed to be free, mark it as allocated
337  *   - 2: just check that cookie is valid (free or allocated)
338  */
339 void rte_mempool_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
340         void * const *obj_table_const, unsigned n, int free);
341
342 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
343 #define __mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free) \
344         rte_mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free)
345 #else
346 #define __mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free) do {} while(0)
347 #endif /* RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG */
348
349 /**
350  * @internal Check contiguous object blocks and update cookies or panic.
351  *
352  * @param mp
353  *   Pointer to the memory pool.
354  * @param first_obj_table_const
355  *   Pointer to a table of void * pointers (first object of the contiguous
356  *   object blocks).
357  * @param n
358  *   Number of contiguous object blocks.
359  * @param free
360  *   - 0: object is supposed to be allocated, mark it as free
361  *   - 1: object is supposed to be free, mark it as allocated
362  *   - 2: just check that cookie is valid (free or allocated)
363  */
364 void rte_mempool_contig_blocks_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
365         void * const *first_obj_table_const, unsigned int n, int free);
366
367 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
368 #define __mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table_const, n, \
369                                               free) \
370         rte_mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table_const, n, \
371                                                 free)
372 #else
373 #define __mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table_const, n, \
374                                               free) \
375         do {} while (0)
376 #endif /* RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG */
377
378 #define RTE_MEMPOOL_OPS_NAMESIZE 32 /**< Max length of ops struct name. */
379
380 /**
381  * Prototype for implementation specific data provisioning function.
382  *
383  * The function should provide the implementation specific memory for
384  * use by the other mempool ops functions in a given mempool ops struct.
385  * E.g. the default ops provides an instance of the rte_ring for this purpose.
386  * it will most likely point to a different type of data structure, and
387  * will be transparent to the application programmer.
388  * This function should set mp->pool_data.
389  */
390 typedef int (*rte_mempool_alloc_t)(struct rte_mempool *mp);
391
392 /**
393  * Free the opaque private data pointed to by mp->pool_data pointer.
394  */
395 typedef void (*rte_mempool_free_t)(struct rte_mempool *mp);
396
397 /**
398  * Enqueue an object into the external pool.
399  */
400 typedef int (*rte_mempool_enqueue_t)(struct rte_mempool *mp,
401                 void * const *obj_table, unsigned int n);
402
403 /**
404  * Dequeue an object from the external pool.
405  */
406 typedef int (*rte_mempool_dequeue_t)(struct rte_mempool *mp,
407                 void **obj_table, unsigned int n);
408
409 /**
410  * Dequeue a number of contiguous object blocks from the external pool.
411  */
412 typedef int (*rte_mempool_dequeue_contig_blocks_t)(struct rte_mempool *mp,
413                  void **first_obj_table, unsigned int n);
414
415 /**
416  * Return the number of available objects in the external pool.
417  */
418 typedef unsigned (*rte_mempool_get_count)(const struct rte_mempool *mp);
419
420 /**
421  * Calculate memory size required to store given number of objects.
422  *
423  * If mempool objects are not required to be IOVA-contiguous
424  * (the flag MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG is set), min_chunk_size defines
425  * virtually contiguous chunk size. Otherwise, if mempool objects must
426  * be IOVA-contiguous (the flag MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG is clear),
427  * min_chunk_size defines IOVA-contiguous chunk size.
428  *
429  * @param[in] mp
430  *   Pointer to the memory pool.
431  * @param[in] obj_num
432  *   Number of objects.
433  * @param[in] pg_shift
434  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
435  * @param[out] min_chunk_size
436  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
437  *   store memory pool objects.
438  * @param[out] align
439  *   Location for required memory chunk alignment.
440  * @return
441  *   Required memory size.
442  */
443 typedef ssize_t (*rte_mempool_calc_mem_size_t)(const struct rte_mempool *mp,
444                 uint32_t obj_num,  uint32_t pg_shift,
445                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
446
447 /**
448  * @internal Helper to calculate memory size required to store given
449  * number of objects.
450  *
451  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
452  *
453  * If page boundaries may be ignored, it is just a product of total
454  * object size including header and trailer and number of objects.
455  * Otherwise, it is a number of pages required to store given number of
456  * objects without crossing page boundary.
457  *
458  * Note that if object size is bigger than page size, then it assumes
459  * that pages are grouped in subsets of physically continuous pages big
460  * enough to store at least one object.
461  *
462  * Minimum size of memory chunk is the total element size.
463  * Required memory chunk alignment is the cache line size.
464  *
465  * @param[in] mp
466  *   A pointer to the mempool structure.
467  * @param[in] obj_num
468  *   Number of objects to be added in mempool.
469  * @param[in] pg_shift
470  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
471  * @param[in] chunk_reserve
472  *   Amount of memory that must be reserved at the beginning of each page,
473  *   or at the beginning of the memory area if pg_shift is 0.
474  * @param[out] min_chunk_size
475  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
476  *   store memory pool objects.
477  * @param[out] align
478  *   Location for required memory chunk alignment.
479  * @return
480  *   Required memory size.
481  */
482 ssize_t rte_mempool_op_calc_mem_size_helper(const struct rte_mempool *mp,
483                 uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift, size_t chunk_reserve,
484                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
485
486 /**
487  * Default way to calculate memory size required to store given number of
488  * objects.
489  *
490  * Equivalent to rte_mempool_op_calc_mem_size_helper(mp, obj_num, pg_shift,
491  * 0, min_chunk_size, align).
492  */
493 ssize_t rte_mempool_op_calc_mem_size_default(const struct rte_mempool *mp,
494                 uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift,
495                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
496
497 /**
498  * Function to be called for each populated object.
499  *
500  * @param[in] mp
501  *   A pointer to the mempool structure.
502  * @param[in] opaque
503  *   An opaque pointer passed to iterator.
504  * @param[in] vaddr
505  *   Object virtual address.
506  * @param[in] iova
507  *   Input/output virtual address of the object or RTE_BAD_IOVA.
508  */
509 typedef void (rte_mempool_populate_obj_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
510                 void *opaque, void *vaddr, rte_iova_t iova);
511
512 /**
513  * Populate memory pool objects using provided memory chunk.
514  *
515  * Populated objects should be enqueued to the pool, e.g. using
516  * rte_mempool_ops_enqueue_bulk().
517  *
518  * If the given IO address is unknown (iova = RTE_BAD_IOVA),
519  * the chunk doesn't need to be physically contiguous (only virtually),
520  * and allocated objects may span two pages.
521  *
522  * @param[in] mp
523  *   A pointer to the mempool structure.
524  * @param[in] max_objs
525  *   Maximum number of objects to be populated.
526  * @param[in] vaddr
527  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
528  * @param[in] iova
529  *   The IO address
530  * @param[in] len
531  *   The length of memory in bytes.
532  * @param[in] obj_cb
533  *   Callback function to be executed for each populated object.
534  * @param[in] obj_cb_arg
535  *   An opaque pointer passed to the callback function.
536  * @return
537  *   The number of objects added on success.
538  *   On error, no objects are populated and a negative errno is returned.
539  */
540 typedef int (*rte_mempool_populate_t)(struct rte_mempool *mp,
541                 unsigned int max_objs,
542                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
543                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
544
545 /**
546  * Align objects on addresses multiple of total_elt_sz.
547  */
548 #define RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ 0x0001
549
550 /**
551  * @internal Helper to populate memory pool object using provided memory
552  * chunk: just slice objects one by one, taking care of not
553  * crossing page boundaries.
554  *
555  * If RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ is set in flags, the addresses
556  * of object headers will be aligned on a multiple of total_elt_sz.
557  * This feature is used by octeontx hardware.
558  *
559  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
560  *
561  * @param[in] mp
562  *   A pointer to the mempool structure.
563  * @param[in] flags
564  *   Logical OR of following flags:
565  *   - RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ: align objects on addresses
566  *     multiple of total_elt_sz.
567  * @param[in] max_objs
568  *   Maximum number of objects to be added in mempool.
569  * @param[in] vaddr
570  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
571  * @param[in] iova
572  *   The IO address corresponding to vaddr, or RTE_BAD_IOVA.
573  * @param[in] len
574  *   The length of memory in bytes.
575  * @param[in] obj_cb
576  *   Callback function to be executed for each populated object.
577  * @param[in] obj_cb_arg
578  *   An opaque pointer passed to the callback function.
579  * @return
580  *   The number of objects added in mempool.
581  */
582 int rte_mempool_op_populate_helper(struct rte_mempool *mp,
583                 unsigned int flags, unsigned int max_objs,
584                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
585                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
586
587 /**
588  * Default way to populate memory pool object using provided memory chunk.
589  *
590  * Equivalent to rte_mempool_op_populate_helper(mp, 0, max_objs, vaddr, iova,
591  * len, obj_cb, obj_cb_arg).
592  */
593 int rte_mempool_op_populate_default(struct rte_mempool *mp,
594                 unsigned int max_objs,
595                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
596                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
597
598 /**
599  * Get some additional information about a mempool.
600  */
601 typedef int (*rte_mempool_get_info_t)(const struct rte_mempool *mp,
602                 struct rte_mempool_info *info);
603
604
605 /** Structure defining mempool operations structure */
606 struct rte_mempool_ops {
607         char name[RTE_MEMPOOL_OPS_NAMESIZE]; /**< Name of mempool ops struct. */
608         rte_mempool_alloc_t alloc;       /**< Allocate private data. */
609         rte_mempool_free_t free;         /**< Free the external pool. */
610         rte_mempool_enqueue_t enqueue;   /**< Enqueue an object. */
611         rte_mempool_dequeue_t dequeue;   /**< Dequeue an object. */
612         rte_mempool_get_count get_count; /**< Get qty of available objs. */
613         /**
614          * Optional callback to calculate memory size required to
615          * store specified number of objects.
616          */
617         rte_mempool_calc_mem_size_t calc_mem_size;
618         /**
619          * Optional callback to populate mempool objects using
620          * provided memory chunk.
621          */
622         rte_mempool_populate_t populate;
623         /**
624          * Get mempool info
625          */
626         rte_mempool_get_info_t get_info;
627         /**
628          * Dequeue a number of contiguous object blocks.
629          */
630         rte_mempool_dequeue_contig_blocks_t dequeue_contig_blocks;
631 } __rte_cache_aligned;
632
633 #define RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX 16  /**< Max registered ops structs */
634
635 /**
636  * Structure storing the table of registered ops structs, each of which contain
637  * the function pointers for the mempool ops functions.
638  * Each process has its own storage for this ops struct array so that
639  * the mempools can be shared across primary and secondary processes.
640  * The indices used to access the array are valid across processes, whereas
641  * any function pointers stored directly in the mempool struct would not be.
642  * This results in us simply having "ops_index" in the mempool struct.
643  */
644 struct rte_mempool_ops_table {
645         rte_spinlock_t sl;     /**< Spinlock for add/delete. */
646         uint32_t num_ops;      /**< Number of used ops structs in the table. */
647         /**
648          * Storage for all possible ops structs.
649          */
650         struct rte_mempool_ops ops[RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX];
651 } __rte_cache_aligned;
652
653 /** Array of registered ops structs. */
654 extern struct rte_mempool_ops_table rte_mempool_ops_table;
655
656 /**
657  * @internal Get the mempool ops struct from its index.
658  *
659  * @param ops_index
660  *   The index of the ops struct in the ops struct table. It must be a valid
661  *   index: (0 <= idx < num_ops).
662  * @return
663  *   The pointer to the ops struct in the table.
664  */
665 static inline struct rte_mempool_ops *
666 rte_mempool_get_ops(int ops_index)
667 {
668         RTE_VERIFY((ops_index >= 0) && (ops_index < RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX));
669
670         return &rte_mempool_ops_table.ops[ops_index];
671 }
672
673 /**
674  * @internal Wrapper for mempool_ops alloc callback.
675  *
676  * @param mp
677  *   Pointer to the memory pool.
678  * @return
679  *   - 0: Success; successfully allocated mempool pool_data.
680  *   - <0: Error; code of alloc function.
681  */
682 int
683 rte_mempool_ops_alloc(struct rte_mempool *mp);
684
685 /**
686  * @internal Wrapper for mempool_ops dequeue callback.
687  *
688  * @param mp
689  *   Pointer to the memory pool.
690  * @param obj_table
691  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
692  * @param n
693  *   Number of objects to get.
694  * @return
695  *   - 0: Success; got n objects.
696  *   - <0: Error; code of dequeue function.
697  */
698 static inline int
699 rte_mempool_ops_dequeue_bulk(struct rte_mempool *mp,
700                 void **obj_table, unsigned n)
701 {
702         struct rte_mempool_ops *ops;
703         int ret;
704
705         rte_mempool_trace_ops_dequeue_bulk(mp, obj_table, n);
706         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
707         ret = ops->dequeue(mp, obj_table, n);
708         if (ret == 0) {
709                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_common_pool_bulk, 1);
710                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_common_pool_objs, n);
711         }
712         return ret;
713 }
714
715 /**
716  * @internal Wrapper for mempool_ops dequeue_contig_blocks callback.
717  *
718  * @param[in] mp
719  *   Pointer to the memory pool.
720  * @param[out] first_obj_table
721  *   Pointer to a table of void * pointers (first objects).
722  * @param[in] n
723  *   Number of blocks to get.
724  * @return
725  *   - 0: Success; got n objects.
726  *   - <0: Error; code of dequeue function.
727  */
728 static inline int
729 rte_mempool_ops_dequeue_contig_blocks(struct rte_mempool *mp,
730                 void **first_obj_table, unsigned int n)
731 {
732         struct rte_mempool_ops *ops;
733
734         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
735         RTE_ASSERT(ops->dequeue_contig_blocks != NULL);
736         rte_mempool_trace_ops_dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
737         return ops->dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
738 }
739
740 /**
741  * @internal wrapper for mempool_ops enqueue callback.
742  *
743  * @param mp
744  *   Pointer to the memory pool.
745  * @param obj_table
746  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
747  * @param n
748  *   Number of objects to put.
749  * @return
750  *   - 0: Success; n objects supplied.
751  *   - <0: Error; code of enqueue function.
752  */
753 static inline int
754 rte_mempool_ops_enqueue_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
755                 unsigned n)
756 {
757         struct rte_mempool_ops *ops;
758
759         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_common_pool_bulk, 1);
760         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_common_pool_objs, n);
761         rte_mempool_trace_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n);
762         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
763         return ops->enqueue(mp, obj_table, n);
764 }
765
766 /**
767  * @internal wrapper for mempool_ops get_count callback.
768  *
769  * @param mp
770  *   Pointer to the memory pool.
771  * @return
772  *   The number of available objects in the external pool.
773  */
774 unsigned
775 rte_mempool_ops_get_count(const struct rte_mempool *mp);
776
777 /**
778  * @internal wrapper for mempool_ops calc_mem_size callback.
779  * API to calculate size of memory required to store specified number of
780  * object.
781  *
782  * @param[in] mp
783  *   Pointer to the memory pool.
784  * @param[in] obj_num
785  *   Number of objects.
786  * @param[in] pg_shift
787  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
788  * @param[out] min_chunk_size
789  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
790  *   store memory pool objects.
791  * @param[out] align
792  *   Location for required memory chunk alignment.
793  * @return
794  *   Required memory size aligned at page boundary.
795  */
796 ssize_t rte_mempool_ops_calc_mem_size(const struct rte_mempool *mp,
797                                       uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift,
798                                       size_t *min_chunk_size, size_t *align);
799
800 /**
801  * @internal wrapper for mempool_ops populate callback.
802  *
803  * Populate memory pool objects using provided memory chunk.
804  *
805  * @param[in] mp
806  *   A pointer to the mempool structure.
807  * @param[in] max_objs
808  *   Maximum number of objects to be populated.
809  * @param[in] vaddr
810  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
811  * @param[in] iova
812  *   The IO address
813  * @param[in] len
814  *   The length of memory in bytes.
815  * @param[in] obj_cb
816  *   Callback function to be executed for each populated object.
817  * @param[in] obj_cb_arg
818  *   An opaque pointer passed to the callback function.
819  * @return
820  *   The number of objects added on success.
821  *   On error, no objects are populated and a negative errno is returned.
822  */
823 int rte_mempool_ops_populate(struct rte_mempool *mp, unsigned int max_objs,
824                              void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
825                              rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb,
826                              void *obj_cb_arg);
827
828 /**
829  * Wrapper for mempool_ops get_info callback.
830  *
831  * @param[in] mp
832  *   Pointer to the memory pool.
833  * @param[out] info
834  *   Pointer to the rte_mempool_info structure
835  * @return
836  *   - 0: Success; The mempool driver supports retrieving supplementary
837  *        mempool information
838  *   - -ENOTSUP - doesn't support get_info ops (valid case).
839  */
840 int rte_mempool_ops_get_info(const struct rte_mempool *mp,
841                          struct rte_mempool_info *info);
842
843 /**
844  * @internal wrapper for mempool_ops free callback.
845  *
846  * @param mp
847  *   Pointer to the memory pool.
848  */
849 void
850 rte_mempool_ops_free(struct rte_mempool *mp);
851
852 /**
853  * Set the ops of a mempool.
854  *
855  * This can only be done on a mempool that is not populated, i.e. just after
856  * a call to rte_mempool_create_empty().
857  *
858  * @param mp
859  *   Pointer to the memory pool.
860  * @param name
861  *   Name of the ops structure to use for this mempool.
862  * @param pool_config
863  *   Opaque data that can be passed by the application to the ops functions.
864  * @return
865  *   - 0: Success; the mempool is now using the requested ops functions.
866  *   - -EINVAL - Invalid ops struct name provided.
867  *   - -EEXIST - mempool already has an ops struct assigned.
868  */
869 int
870 rte_mempool_set_ops_byname(struct rte_mempool *mp, const char *name,
871                 void *pool_config);
872
873 /**
874  * Register mempool operations.
875  *
876  * @param ops
877  *   Pointer to an ops structure to register.
878  * @return
879  *   - >=0: Success; return the index of the ops struct in the table.
880  *   - -EINVAL - some missing callbacks while registering ops struct.
881  *   - -ENOSPC - the maximum number of ops structs has been reached.
882  */
883 int rte_mempool_register_ops(const struct rte_mempool_ops *ops);
884
885 /**
886  * Macro to statically register the ops of a mempool handler.
887  * Note that the rte_mempool_register_ops fails silently here when
888  * more than RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX is registered.
889  */
890 #define MEMPOOL_REGISTER_OPS(ops)                               \
891         RTE_INIT(mp_hdlr_init_##ops)                            \
892         {                                                       \
893                 rte_mempool_register_ops(&ops);                 \
894         }
895
896 /**
897  * An object callback function for mempool.
898  *
899  * Used by rte_mempool_create() and rte_mempool_obj_iter().
900  */
901 typedef void (rte_mempool_obj_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
902                 void *opaque, void *obj, unsigned obj_idx);
903 typedef rte_mempool_obj_cb_t rte_mempool_obj_ctor_t; /* compat */
904
905 /**
906  * A memory callback function for mempool.
907  *
908  * Used by rte_mempool_mem_iter().
909  */
910 typedef void (rte_mempool_mem_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
911                 void *opaque, struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
912                 unsigned mem_idx);
913
914 /**
915  * A mempool constructor callback function.
916  *
917  * Arguments are the mempool and the opaque pointer given by the user in
918  * rte_mempool_create().
919  */
920 typedef void (rte_mempool_ctor_t)(struct rte_mempool *, void *);
921
922 /**
923  * Create a new mempool named *name* in memory.
924  *
925  * This function uses ``rte_memzone_reserve()`` to allocate memory. The
926  * pool contains n elements of elt_size. Its size is set to n.
927  *
928  * @param name
929  *   The name of the mempool.
930  * @param n
931  *   The number of elements in the mempool. The optimum size (in terms of
932  *   memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
933  *   n = (2^q - 1).
934  * @param elt_size
935  *   The size of each element.
936  * @param cache_size
937  *   If cache_size is non-zero, the rte_mempool library will try to
938  *   limit the accesses to the common lockless pool, by maintaining a
939  *   per-lcore object cache. This argument must be lower or equal to
940  *   RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE and n / 1.5. It is advised to choose
941  *   cache_size to have "n modulo cache_size == 0": if this is
942  *   not the case, some elements will always stay in the pool and will
943  *   never be used. The access to the per-lcore table is of course
944  *   faster than the multi-producer/consumer pool. The cache can be
945  *   disabled if the cache_size argument is set to 0; it can be useful to
946  *   avoid losing objects in cache.
947  * @param private_data_size
948  *   The size of the private data appended after the mempool
949  *   structure. This is useful for storing some private data after the
950  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
951  * @param mp_init
952  *   A function pointer that is called for initialization of the pool,
953  *   before object initialization. The user can initialize the private
954  *   data in this function if needed. This parameter can be NULL if
955  *   not needed.
956  * @param mp_init_arg
957  *   An opaque pointer to data that can be used in the mempool
958  *   constructor function.
959  * @param obj_init
960  *   A function pointer that is called for each object at
961  *   initialization of the pool. The user can set some meta data in
962  *   objects if needed. This parameter can be NULL if not needed.
963  *   The obj_init() function takes the mempool pointer, the init_arg,
964  *   the object pointer and the object number as parameters.
965  * @param obj_init_arg
966  *   An opaque pointer to data that can be used as an argument for
967  *   each call to the object constructor function.
968  * @param socket_id
969  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
970  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
971  *   constraint for the reserved zone.
972  * @param flags
973  *   The *flags* arguments is an OR of following flags:
974  *   - MEMPOOL_F_NO_SPREAD: By default, objects addresses are spread
975  *     between channels in RAM: the pool allocator will add padding
976  *     between objects depending on the hardware configuration. See
977  *     Memory alignment constraints for details. If this flag is set,
978  *     the allocator will just align them to a cache line.
979  *   - MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN: By default, the returned objects are
980  *     cache-aligned. This flag removes this constraint, and no
981  *     padding will be present between objects. This flag implies
982  *     MEMPOOL_F_NO_SPREAD.
983  *   - MEMPOOL_F_SP_PUT: If this flag is set, the default behavior
984  *     when using rte_mempool_put() or rte_mempool_put_bulk() is
985  *     "single-producer". Otherwise, it is "multi-producers".
986  *   - MEMPOOL_F_SC_GET: If this flag is set, the default behavior
987  *     when using rte_mempool_get() or rte_mempool_get_bulk() is
988  *     "single-consumer". Otherwise, it is "multi-consumers".
989  *   - MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG: If set, allocated objects won't
990  *     necessarily be contiguous in IO memory.
991  * @return
992  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
993  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
994  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
995  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
996  *    - EINVAL - cache size provided is too large or an unknown flag was passed
997  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
998  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
999  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
1000  */
1001 struct rte_mempool *
1002 rte_mempool_create(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
1003                    unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
1004                    rte_mempool_ctor_t *mp_init, void *mp_init_arg,
1005                    rte_mempool_obj_cb_t *obj_init, void *obj_init_arg,
1006                    int socket_id, unsigned flags);
1007
1008 /**
1009  * Create an empty mempool
1010  *
1011  * The mempool is allocated and initialized, but it is not populated: no
1012  * memory is allocated for the mempool elements. The user has to call
1013  * rte_mempool_populate_*() to add memory chunks to the pool. Once
1014  * populated, the user may also want to initialize each object with
1015  * rte_mempool_obj_iter().
1016  *
1017  * @param name
1018  *   The name of the mempool.
1019  * @param n
1020  *   The maximum number of elements that can be added in the mempool.
1021  *   The optimum size (in terms of memory usage) for a mempool is when n
1022  *   is a power of two minus one: n = (2^q - 1).
1023  * @param elt_size
1024  *   The size of each element.
1025  * @param cache_size
1026  *   Size of the cache. See rte_mempool_create() for details.
1027  * @param private_data_size
1028  *   The size of the private data appended after the mempool
1029  *   structure. This is useful for storing some private data after the
1030  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
1031  * @param socket_id
1032  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
1033  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
1034  *   constraint for the reserved zone.
1035  * @param flags
1036  *   Flags controlling the behavior of the mempool. See
1037  *   rte_mempool_create() for details.
1038  * @return
1039  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
1040  *   with rte_errno set appropriately. See rte_mempool_create() for details.
1041  */
1042 struct rte_mempool *
1043 rte_mempool_create_empty(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
1044         unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
1045         int socket_id, unsigned flags);
1046 /**
1047  * Free a mempool
1048  *
1049  * Unlink the mempool from global list, free the memory chunks, and all
1050  * memory referenced by the mempool. The objects must not be used by
1051  * other cores as they will be freed.
1052  *
1053  * @param mp
1054  *   A pointer to the mempool structure.
1055  */
1056 void
1057 rte_mempool_free(struct rte_mempool *mp);
1058
1059 /**
1060  * Add physically contiguous memory for objects in the pool at init
1061  *
1062  * Add a virtually and physically contiguous memory chunk in the pool
1063  * where objects can be instantiated.
1064  *
1065  * If the given IO address is unknown (iova = RTE_BAD_IOVA),
1066  * the chunk doesn't need to be physically contiguous (only virtually),
1067  * and allocated objects may span two pages.
1068  *
1069  * @param mp
1070  *   A pointer to the mempool structure.
1071  * @param vaddr
1072  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
1073  * @param iova
1074  *   The IO address
1075  * @param len
1076  *   The length of memory in bytes.
1077  * @param free_cb
1078  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
1079  * @param opaque
1080  *   An opaque argument passed to free_cb.
1081  * @return
1082  *   The number of objects added on success (strictly positive).
1083  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1084  *   mempool the following code is returned:
1085  *     (0): not enough room in chunk for one object.
1086  *     (-ENOSPC): mempool is already populated.
1087  *     (-ENOMEM): allocation failure.
1088  */
1089 int rte_mempool_populate_iova(struct rte_mempool *mp, char *vaddr,
1090         rte_iova_t iova, size_t len, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
1091         void *opaque);
1092
1093 /**
1094  * Add virtually contiguous memory for objects in the pool at init
1095  *
1096  * Add a virtually contiguous memory chunk in the pool where objects can
1097  * be instantiated.
1098  *
1099  * @param mp
1100  *   A pointer to the mempool structure.
1101  * @param addr
1102  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
1103  * @param len
1104  *   The length of memory in bytes.
1105  * @param pg_sz
1106  *   The size of memory pages in this virtual area.
1107  * @param free_cb
1108  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
1109  * @param opaque
1110  *   An opaque argument passed to free_cb.
1111  * @return
1112  *   The number of objects added on success (strictly positive).
1113  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1114  *   mempool the following code is returned:
1115  *     (0): not enough room in chunk for one object.
1116  *     (-ENOSPC): mempool is already populated.
1117  *     (-ENOMEM): allocation failure.
1118  */
1119 int
1120 rte_mempool_populate_virt(struct rte_mempool *mp, char *addr,
1121         size_t len, size_t pg_sz, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
1122         void *opaque);
1123
1124 /**
1125  * Add memory for objects in the pool at init
1126  *
1127  * This is the default function used by rte_mempool_create() to populate
1128  * the mempool. It adds memory allocated using rte_memzone_reserve().
1129  *
1130  * @param mp
1131  *   A pointer to the mempool structure.
1132  * @return
1133  *   The number of objects added on success.
1134  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1135  *   mempool and a negative errno is returned.
1136  */
1137 int rte_mempool_populate_default(struct rte_mempool *mp);
1138
1139 /**
1140  * Add memory from anonymous mapping for objects in the pool at init
1141  *
1142  * This function mmap an anonymous memory zone that is locked in
1143  * memory to store the objects of the mempool.
1144  *
1145  * @param mp
1146  *   A pointer to the mempool structure.
1147  * @return
1148  *   The number of objects added on success.
1149  *   On error, 0 is returned, rte_errno is set, and the chunk is not added in
1150  *   the memory list of the mempool.
1151  */
1152 int rte_mempool_populate_anon(struct rte_mempool *mp);
1153
1154 /**
1155  * Call a function for each mempool element
1156  *
1157  * Iterate across all objects attached to a rte_mempool and call the
1158  * callback function on it.
1159  *
1160  * @param mp
1161  *   A pointer to an initialized mempool.
1162  * @param obj_cb
1163  *   A function pointer that is called for each object.
1164  * @param obj_cb_arg
1165  *   An opaque pointer passed to the callback function.
1166  * @return
1167  *   Number of objects iterated.
1168  */
1169 uint32_t rte_mempool_obj_iter(struct rte_mempool *mp,
1170         rte_mempool_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
1171
1172 /**
1173  * Call a function for each mempool memory chunk
1174  *
1175  * Iterate across all memory chunks attached to a rte_mempool and call
1176  * the callback function on it.
1177  *
1178  * @param mp
1179  *   A pointer to an initialized mempool.
1180  * @param mem_cb
1181  *   A function pointer that is called for each memory chunk.
1182  * @param mem_cb_arg
1183  *   An opaque pointer passed to the callback function.
1184  * @return
1185  *   Number of memory chunks iterated.
1186  */
1187 uint32_t rte_mempool_mem_iter(struct rte_mempool *mp,
1188         rte_mempool_mem_cb_t *mem_cb, void *mem_cb_arg);
1189
1190 /**
1191  * Dump the status of the mempool to a file.
1192  *
1193  * @param f
1194  *   A pointer to a file for output
1195  * @param mp
1196  *   A pointer to the mempool structure.
1197  */
1198 void rte_mempool_dump(FILE *f, struct rte_mempool *mp);
1199
1200 /**
1201  * Create a user-owned mempool cache.
1202  *
1203  * This can be used by unregistered non-EAL threads to enable caching when they
1204  * interact with a mempool.
1205  *
1206  * @param size
1207  *   The size of the mempool cache. See rte_mempool_create()'s cache_size
1208  *   parameter description for more information. The same limits and
1209  *   considerations apply here too.
1210  * @param socket_id
1211  *   The socket identifier in the case of NUMA. The value can be
1212  *   SOCKET_ID_ANY if there is no NUMA constraint for the reserved zone.
1213  */
1214 struct rte_mempool_cache *
1215 rte_mempool_cache_create(uint32_t size, int socket_id);
1216
1217 /**
1218  * Free a user-owned mempool cache.
1219  *
1220  * @param cache
1221  *   A pointer to the mempool cache.
1222  */
1223 void
1224 rte_mempool_cache_free(struct rte_mempool_cache *cache);
1225
1226 /**
1227  * Get a pointer to the per-lcore default mempool cache.
1228  *
1229  * @param mp
1230  *   A pointer to the mempool structure.
1231  * @param lcore_id
1232  *   The logical core id.
1233  * @return
1234  *   A pointer to the mempool cache or NULL if disabled or unregistered non-EAL
1235  *   thread.
1236  */
1237 static __rte_always_inline struct rte_mempool_cache *
1238 rte_mempool_default_cache(struct rte_mempool *mp, unsigned lcore_id)
1239 {
1240         if (mp->cache_size == 0)
1241                 return NULL;
1242
1243         if (lcore_id >= RTE_MAX_LCORE)
1244                 return NULL;
1245
1246         rte_mempool_trace_default_cache(mp, lcore_id,
1247                 &mp->local_cache[lcore_id]);
1248         return &mp->local_cache[lcore_id];
1249 }
1250
1251 /**
1252  * Flush a user-owned mempool cache to the specified mempool.
1253  *
1254  * @param cache
1255  *   A pointer to the mempool cache.
1256  * @param mp
1257  *   A pointer to the mempool.
1258  */
1259 static __rte_always_inline void
1260 rte_mempool_cache_flush(struct rte_mempool_cache *cache,
1261                         struct rte_mempool *mp)
1262 {
1263         if (cache == NULL)
1264                 cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1265         if (cache == NULL || cache->len == 0)
1266                 return;
1267         rte_mempool_trace_cache_flush(cache, mp);
1268         rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, cache->objs, cache->len);
1269         cache->len = 0;
1270 }
1271
1272 /**
1273  * @internal Put several objects back in the mempool; used internally.
1274  * @param mp
1275  *   A pointer to the mempool structure.
1276  * @param obj_table
1277  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1278  * @param n
1279  *   The number of objects to store back in the mempool, must be strictly
1280  *   positive.
1281  * @param cache
1282  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1283  */
1284 static __rte_always_inline void
1285 __mempool_generic_put(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1286                       unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1287 {
1288         void **cache_objs;
1289
1290         /* increment stat now, adding in mempool always success */
1291         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_bulk, 1);
1292         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_objs, n);
1293
1294         /* No cache provided or if put would overflow mem allocated for cache */
1295         if (unlikely(cache == NULL || n > RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE))
1296                 goto ring_enqueue;
1297
1298         cache_objs = &cache->objs[cache->len];
1299
1300         /*
1301          * The cache follows the following algorithm
1302          *   1. Add the objects to the cache
1303          *   2. Anything greater than the cache min value (if it crosses the
1304          *   cache flush threshold) is flushed to the ring.
1305          */
1306
1307         /* Add elements back into the cache */
1308         rte_memcpy(&cache_objs[0], obj_table, sizeof(void *) * n);
1309
1310         cache->len += n;
1311
1312         if (cache->len >= cache->flushthresh) {
1313                 rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, &cache->objs[cache->size],
1314                                 cache->len - cache->size);
1315                 cache->len = cache->size;
1316         }
1317
1318         return;
1319
1320 ring_enqueue:
1321
1322         /* push remaining objects in ring */
1323 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1324         if (rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n) < 0)
1325                 rte_panic("cannot put objects in mempool\n");
1326 #else
1327         rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n);
1328 #endif
1329 }
1330
1331
1332 /**
1333  * Put several objects back in the mempool.
1334  *
1335  * @param mp
1336  *   A pointer to the mempool structure.
1337  * @param obj_table
1338  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1339  * @param n
1340  *   The number of objects to add in the mempool from the obj_table.
1341  * @param cache
1342  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1343  */
1344 static __rte_always_inline void
1345 rte_mempool_generic_put(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1346                         unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1347 {
1348         rte_mempool_trace_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1349         __mempool_check_cookies(mp, obj_table, n, 0);
1350         __mempool_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1351 }
1352
1353 /**
1354  * Put several objects back in the mempool.
1355  *
1356  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1357  * version depending on the default behavior that was specified at
1358  * mempool creation time (see flags).
1359  *
1360  * @param mp
1361  *   A pointer to the mempool structure.
1362  * @param obj_table
1363  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1364  * @param n
1365  *   The number of objects to add in the mempool from obj_table.
1366  */
1367 static __rte_always_inline void
1368 rte_mempool_put_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1369                      unsigned int n)
1370 {
1371         struct rte_mempool_cache *cache;
1372         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1373         rte_mempool_trace_put_bulk(mp, obj_table, n, cache);
1374         rte_mempool_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1375 }
1376
1377 /**
1378  * Put one object back in the mempool.
1379  *
1380  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1381  * version depending on the default behavior that was specified at
1382  * mempool creation time (see flags).
1383  *
1384  * @param mp
1385  *   A pointer to the mempool structure.
1386  * @param obj
1387  *   A pointer to the object to be added.
1388  */
1389 static __rte_always_inline void
1390 rte_mempool_put(struct rte_mempool *mp, void *obj)
1391 {
1392         rte_mempool_put_bulk(mp, &obj, 1);
1393 }
1394
1395 /**
1396  * @internal Get several objects from the mempool; used internally.
1397  * @param mp
1398  *   A pointer to the mempool structure.
1399  * @param obj_table
1400  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1401  * @param n
1402  *   The number of objects to get, must be strictly positive.
1403  * @param cache
1404  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1405  * @return
1406  *   - >=0: Success; number of objects supplied.
1407  *   - <0: Error; code of ring dequeue function.
1408  */
1409 static __rte_always_inline int
1410 __mempool_generic_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_table,
1411                       unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1412 {
1413         int ret;
1414         uint32_t index, len;
1415         void **cache_objs;
1416
1417         /* No cache provided or cannot be satisfied from cache */
1418         if (unlikely(cache == NULL || n >= cache->size))
1419                 goto ring_dequeue;
1420
1421         cache_objs = cache->objs;
1422
1423         /* Can this be satisfied from the cache? */
1424         if (cache->len < n) {
1425                 /* No. Backfill the cache first, and then fill from it */
1426                 uint32_t req = n + (cache->size - cache->len);
1427
1428                 /* How many do we require i.e. number to fill the cache + the request */
1429                 ret = rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp,
1430                         &cache->objs[cache->len], req);
1431                 if (unlikely(ret < 0)) {
1432                         /*
1433                          * In the off chance that we are buffer constrained,
1434                          * where we are not able to allocate cache + n, go to
1435                          * the ring directly. If that fails, we are truly out of
1436                          * buffers.
1437                          */
1438                         goto ring_dequeue;
1439                 }
1440
1441                 cache->len += req;
1442         }
1443
1444         /* Now fill in the response ... */
1445         for (index = 0, len = cache->len - 1; index < n; ++index, len--, obj_table++)
1446                 *obj_table = cache_objs[len];
1447
1448         cache->len -= n;
1449
1450         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_bulk, 1);
1451         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_objs, n);
1452
1453         return 0;
1454
1455 ring_dequeue:
1456
1457         /* get remaining objects from ring */
1458         ret = rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp, obj_table, n);
1459
1460         if (ret < 0) {
1461                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_bulk, 1);
1462                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_objs, n);
1463         } else {
1464                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_bulk, 1);
1465                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_objs, n);
1466         }
1467
1468         return ret;
1469 }
1470
1471 /**
1472  * Get several objects from the mempool.
1473  *
1474  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1475  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1476  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1477  * lcores are full.
1478  *
1479  * @param mp
1480  *   A pointer to the mempool structure.
1481  * @param obj_table
1482  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1483  * @param n
1484  *   The number of objects to get from mempool to obj_table.
1485  * @param cache
1486  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1487  * @return
1488  *   - 0: Success; objects taken.
1489  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1490  */
1491 static __rte_always_inline int
1492 rte_mempool_generic_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_table,
1493                         unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1494 {
1495         int ret;
1496         ret = __mempool_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1497         if (ret == 0)
1498                 __mempool_check_cookies(mp, obj_table, n, 1);
1499         rte_mempool_trace_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1500         return ret;
1501 }
1502
1503 /**
1504  * Get several objects from the mempool.
1505  *
1506  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1507  * version, depending on the default behaviour that was specified at
1508  * mempool creation time (see flags).
1509  *
1510  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1511  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1512  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1513  * lcores are full.
1514  *
1515  * @param mp
1516  *   A pointer to the mempool structure.
1517  * @param obj_table
1518  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1519  * @param n
1520  *   The number of objects to get from the mempool to obj_table.
1521  * @return
1522  *   - 0: Success; objects taken
1523  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1524  */
1525 static __rte_always_inline int
1526 rte_mempool_get_bulk(struct rte_mempool *mp, void **obj_table, unsigned int n)
1527 {
1528         struct rte_mempool_cache *cache;
1529         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1530         rte_mempool_trace_get_bulk(mp, obj_table, n, cache);
1531         return rte_mempool_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1532 }
1533
1534 /**
1535  * Get one object from the mempool.
1536  *
1537  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1538  * version, depending on the default behavior that was specified at
1539  * mempool creation (see flags).
1540  *
1541  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1542  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1543  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1544  * lcores are full.
1545  *
1546  * @param mp
1547  *   A pointer to the mempool structure.
1548  * @param obj_p
1549  *   A pointer to a void * pointer (object) that will be filled.
1550  * @return
1551  *   - 0: Success; objects taken.
1552  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1553  */
1554 static __rte_always_inline int
1555 rte_mempool_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_p)
1556 {
1557         return rte_mempool_get_bulk(mp, obj_p, 1);
1558 }
1559
1560 /**
1561  * Get a contiguous blocks of objects from the mempool.
1562  *
1563  * If cache is enabled, consider to flush it first, to reuse objects
1564  * as soon as possible.
1565  *
1566  * The application should check that the driver supports the operation
1567  * by calling rte_mempool_ops_get_info() and checking that `contig_block_size`
1568  * is not zero.
1569  *
1570  * @param mp
1571  *   A pointer to the mempool structure.
1572  * @param first_obj_table
1573  *   A pointer to a pointer to the first object in each block.
1574  * @param n
1575  *   The number of blocks to get from mempool.
1576  * @return
1577  *   - 0: Success; blocks taken.
1578  *   - -ENOBUFS: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1579  *   - -EOPNOTSUPP: The mempool driver does not support block dequeue
1580  */
1581 static __rte_always_inline int
1582 rte_mempool_get_contig_blocks(struct rte_mempool *mp,
1583                               void **first_obj_table, unsigned int n)
1584 {
1585         int ret;
1586
1587         ret = rte_mempool_ops_dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
1588         if (ret == 0) {
1589                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_bulk, 1);
1590                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_blks, n);
1591                 __mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table, n,
1592                                                       1);
1593         } else {
1594                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_bulk, 1);
1595                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_blks, n);
1596         }
1597
1598         rte_mempool_trace_get_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
1599         return ret;
1600 }
1601
1602 /**
1603  * Return the number of entries in the mempool.
1604  *
1605  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1606  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1607  * debug purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1608  *
1609  * @param mp
1610  *   A pointer to the mempool structure.
1611  * @return
1612  *   The number of entries in the mempool.
1613  */
1614 unsigned int rte_mempool_avail_count(const struct rte_mempool *mp);
1615
1616 /**
1617  * Return the number of elements which have been allocated from the mempool
1618  *
1619  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1620  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1621  * debug purposes.
1622  *
1623  * @param mp
1624  *   A pointer to the mempool structure.
1625  * @return
1626  *   The number of free entries in the mempool.
1627  */
1628 unsigned int
1629 rte_mempool_in_use_count(const struct rte_mempool *mp);
1630
1631 /**
1632  * Test if the mempool is full.
1633  *
1634  * When cache is enabled, this function has to browse the length of all
1635  * lcores, so it should not be used in a data path, but only for debug
1636  * purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1637  *
1638  * @param mp
1639  *   A pointer to the mempool structure.
1640  * @return
1641  *   - 1: The mempool is full.
1642  *   - 0: The mempool is not full.
1643  */
1644 static inline int
1645 rte_mempool_full(const struct rte_mempool *mp)
1646 {
1647         return rte_mempool_avail_count(mp) == mp->size;
1648 }
1649
1650 /**
1651  * Test if the mempool is empty.
1652  *
1653  * When cache is enabled, this function has to browse the length of all
1654  * lcores, so it should not be used in a data path, but only for debug
1655  * purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1656  *
1657  * @param mp
1658  *   A pointer to the mempool structure.
1659  * @return
1660  *   - 1: The mempool is empty.
1661  *   - 0: The mempool is not empty.
1662  */
1663 static inline int
1664 rte_mempool_empty(const struct rte_mempool *mp)
1665 {
1666         return rte_mempool_avail_count(mp) == 0;
1667 }
1668
1669 /**
1670  * Return the IO address of elt, which is an element of the pool mp.
1671  *
1672  * @param elt
1673  *   A pointer (virtual address) to the element of the pool.
1674  * @return
1675  *   The IO address of the elt element.
1676  *   If the mempool was created with MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG, the
1677  *   returned value is RTE_BAD_IOVA.
1678  */
1679 static inline rte_iova_t
1680 rte_mempool_virt2iova(const void *elt)
1681 {
1682         const struct rte_mempool_objhdr *hdr;
1683         hdr = (const struct rte_mempool_objhdr *)RTE_PTR_SUB(elt,
1684                 sizeof(*hdr));
1685         return hdr->iova;
1686 }
1687
1688 /**
1689  * Check the consistency of mempool objects.
1690  *
1691  * Verify the coherency of fields in the mempool structure. Also check
1692  * that the cookies of mempool objects (even the ones that are not
1693  * present in pool) have a correct value. If not, a panic will occur.
1694  *
1695  * @param mp
1696  *   A pointer to the mempool structure.
1697  */
1698 void rte_mempool_audit(struct rte_mempool *mp);
1699
1700 /**
1701  * Return a pointer to the private data in an mempool structure.
1702  *
1703  * @param mp
1704  *   A pointer to the mempool structure.
1705  * @return
1706  *   A pointer to the private data.
1707  */
1708 static inline void *rte_mempool_get_priv(struct rte_mempool *mp)
1709 {
1710         return (char *)mp +
1711                 MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, mp->cache_size);
1712 }
1713
1714 /**
1715  * Dump the status of all mempools on the console
1716  *
1717  * @param f
1718  *   A pointer to a file for output
1719  */
1720 void rte_mempool_list_dump(FILE *f);
1721
1722 /**
1723  * Search a mempool from its name
1724  *
1725  * @param name
1726  *   The name of the mempool.
1727  * @return
1728  *   The pointer to the mempool matching the name, or NULL if not found.
1729  *   NULL on error
1730  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
1731  *    - ENOENT - required entry not available to return.
1732  *
1733  */
1734 struct rte_mempool *rte_mempool_lookup(const char *name);
1735
1736 /**
1737  * Get the header, trailer and total size of a mempool element.
1738  *
1739  * Given a desired size of the mempool element and mempool flags,
1740  * calculates header, trailer, body and total sizes of the mempool object.
1741  *
1742  * @param elt_size
1743  *   The size of each element, without header and trailer.
1744  * @param flags
1745  *   The flags used for the mempool creation.
1746  *   Consult rte_mempool_create() for more information about possible values.
1747  *   The size of each element.
1748  * @param sz
1749  *   The calculated detailed size the mempool object. May be NULL.
1750  * @return
1751  *   Total size of the mempool object.
1752  */
1753 uint32_t rte_mempool_calc_obj_size(uint32_t elt_size, uint32_t flags,
1754         struct rte_mempool_objsz *sz);
1755
1756 /**
1757  * Walk list of all memory pools
1758  *
1759  * @param func
1760  *   Iterator function
1761  * @param arg
1762  *   Argument passed to iterator
1763  */
1764 void rte_mempool_walk(void (*func)(struct rte_mempool *, void *arg),
1765                       void *arg);
1766
1767 /**
1768  * @internal Get page size used for mempool object allocation.
1769  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
1770  */
1771 int
1772 rte_mempool_get_page_size(struct rte_mempool *mp, size_t *pg_sz);
1773
1774 /**
1775  * Mempool event type.
1776  * @internal
1777  */
1778 enum rte_mempool_event {
1779         /** Occurs after a mempool is fully populated. */
1780         RTE_MEMPOOL_EVENT_READY = 0,
1781         /** Occurs before the destruction of a mempool begins. */
1782         RTE_MEMPOOL_EVENT_DESTROY = 1,
1783 };
1784
1785 /**
1786  * @internal
1787  * Mempool event callback.
1788  *
1789  * rte_mempool_event_callback_register() may be called from within the callback,
1790  * but the callbacks registered this way will not be invoked for the same event.
1791  * rte_mempool_event_callback_unregister() may only be safely called
1792  * to remove the running callback.
1793  */
1794 typedef void (rte_mempool_event_callback)(
1795                 enum rte_mempool_event event,
1796                 struct rte_mempool *mp,
1797                 void *user_data);
1798
1799 /**
1800  * @internal
1801  * Register a callback function invoked on mempool life cycle event.
1802  * The function will be invoked in the process
1803  * that performs an action which triggers the callback.
1804  *
1805  * @param func
1806  *   Callback function.
1807  * @param user_data
1808  *   User data.
1809  *
1810  * @return
1811  *   0 on success, negative on failure and rte_errno is set.
1812  */
1813 __rte_internal
1814 int
1815 rte_mempool_event_callback_register(rte_mempool_event_callback *func,
1816                                     void *user_data);
1817
1818 /**
1819  * @internal
1820  * Unregister a callback added with rte_mempool_event_callback_register().
1821  * @p func and @p user_data must exactly match registration parameters.
1822  *
1823  * @param func
1824  *   Callback function.
1825  * @param user_data
1826  *   User data.
1827  *
1828  * @return
1829  *   0 on success, negative on failure and rte_errno is set.
1830  */
1831 __rte_internal
1832 int
1833 rte_mempool_event_callback_unregister(rte_mempool_event_callback *func,
1834                                       void *user_data);
1835
1836 #ifdef __cplusplus
1837 }
1838 #endif
1839
1840 #endif /* _RTE_MEMPOOL_H_ */