ee27f79d636831f8cac37128f5b3fc46cba65be9
[dpdk.git] / lib / mempool / rte_mempool.h
1 /* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
2  * Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation.
3  * Copyright(c) 2016 6WIND S.A.
4  */
5
6 #ifndef _RTE_MEMPOOL_H_
7 #define _RTE_MEMPOOL_H_
8
9 /**
10  * @file
11  * RTE Mempool.
12  *
13  * A memory pool is an allocator of fixed-size object. It is
14  * identified by its name, and uses a ring to store free objects. It
15  * provides some other optional services, like a per-core object
16  * cache, and an alignment helper to ensure that objects are padded
17  * to spread them equally on all RAM channels, ranks, and so on.
18  *
19  * Objects owned by a mempool should never be added in another
20  * mempool. When an object is freed using rte_mempool_put() or
21  * equivalent, the object data is not modified; the user can save some
22  * meta-data in the object data and retrieve them when allocating a
23  * new object.
24  *
25  * Note: the mempool implementation is not preemptible. An lcore must not be
26  * interrupted by another task that uses the same mempool (because it uses a
27  * ring which is not preemptible). Also, usual mempool functions like
28  * rte_mempool_get() or rte_mempool_put() are designed to be called from an EAL
29  * thread due to the internal per-lcore cache. Due to the lack of caching,
30  * rte_mempool_get() or rte_mempool_put() performance will suffer when called
31  * by unregistered non-EAL threads. Instead, unregistered non-EAL threads
32  * should call rte_mempool_generic_get() or rte_mempool_generic_put() with a
33  * user cache created with rte_mempool_cache_create().
34  */
35
36 #include <stdio.h>
37 #include <stdlib.h>
38 #include <stdint.h>
39 #include <errno.h>
40 #include <inttypes.h>
41
42 #include <rte_config.h>
43 #include <rte_spinlock.h>
44 #include <rte_log.h>
45 #include <rte_debug.h>
46 #include <rte_lcore.h>
47 #include <rte_memory.h>
48 #include <rte_branch_prediction.h>
49 #include <rte_ring.h>
50 #include <rte_memcpy.h>
51 #include <rte_common.h>
52
53 #include "rte_mempool_trace_fp.h"
54
55 #ifdef __cplusplus
56 extern "C" {
57 #endif
58
59 #define RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE1  0xbadbadbadadd2e55ULL /**< Header cookie. */
60 #define RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE2  0xf2eef2eedadd2e55ULL /**< Header cookie. */
61 #define RTE_MEMPOOL_TRAILER_COOKIE  0xadd2e55badbadbadULL /**< Trailer cookie.*/
62
63 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
64 /**
65  * A structure that stores the mempool statistics (per-lcore).
66  * Note: Cache stats (put_cache_bulk/objs, get_cache_bulk/objs) are not
67  * captured since they can be calculated from other stats.
68  * For example: put_cache_objs = put_objs - put_common_pool_objs.
69  */
70 struct rte_mempool_debug_stats {
71         uint64_t put_bulk;             /**< Number of puts. */
72         uint64_t put_objs;             /**< Number of objects successfully put. */
73         uint64_t put_common_pool_bulk; /**< Number of bulks enqueued in common pool. */
74         uint64_t put_common_pool_objs; /**< Number of objects enqueued in common pool. */
75         uint64_t get_common_pool_bulk; /**< Number of bulks dequeued from common pool. */
76         uint64_t get_common_pool_objs; /**< Number of objects dequeued from common pool. */
77         uint64_t get_success_bulk;     /**< Successful allocation number. */
78         uint64_t get_success_objs;     /**< Objects successfully allocated. */
79         uint64_t get_fail_bulk;        /**< Failed allocation number. */
80         uint64_t get_fail_objs;        /**< Objects that failed to be allocated. */
81         uint64_t get_success_blks;     /**< Successful allocation number of contiguous blocks. */
82         uint64_t get_fail_blks;        /**< Failed allocation number of contiguous blocks. */
83 } __rte_cache_aligned;
84 #endif
85
86 /**
87  * A structure that stores a per-core object cache.
88  */
89 struct rte_mempool_cache {
90         uint32_t size;        /**< Size of the cache */
91         uint32_t flushthresh; /**< Threshold before we flush excess elements */
92         uint32_t len;         /**< Current cache count */
93         /*
94          * Cache is allocated to this size to allow it to overflow in certain
95          * cases to avoid needless emptying of cache.
96          */
97         void *objs[RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE * 3]; /**< Cache objects */
98 } __rte_cache_aligned;
99
100 /**
101  * A structure that stores the size of mempool elements.
102  */
103 struct rte_mempool_objsz {
104         uint32_t elt_size;     /**< Size of an element. */
105         uint32_t header_size;  /**< Size of header (before elt). */
106         uint32_t trailer_size; /**< Size of trailer (after elt). */
107         uint32_t total_size;
108         /**< Total size of an object (header + elt + trailer). */
109 };
110
111 /**< Maximum length of a memory pool's name. */
112 #define RTE_MEMPOOL_NAMESIZE (RTE_RING_NAMESIZE - \
113                               sizeof(RTE_MEMPOOL_MZ_PREFIX) + 1)
114 #define RTE_MEMPOOL_MZ_PREFIX "MP_"
115
116 /* "MP_<name>" */
117 #define RTE_MEMPOOL_MZ_FORMAT   RTE_MEMPOOL_MZ_PREFIX "%s"
118
119 #define MEMPOOL_PG_SHIFT_MAX    (sizeof(uintptr_t) * CHAR_BIT - 1)
120
121 /** Mempool over one chunk of physically continuous memory */
122 #define MEMPOOL_PG_NUM_DEFAULT  1
123
124 #ifndef RTE_MEMPOOL_ALIGN
125 /**
126  * Alignment of elements inside mempool.
127  */
128 #define RTE_MEMPOOL_ALIGN       RTE_CACHE_LINE_SIZE
129 #endif
130
131 #define RTE_MEMPOOL_ALIGN_MASK  (RTE_MEMPOOL_ALIGN - 1)
132
133 /**
134  * Mempool object header structure
135  *
136  * Each object stored in mempools are prefixed by this header structure,
137  * it allows to retrieve the mempool pointer from the object and to
138  * iterate on all objects attached to a mempool. When debug is enabled,
139  * a cookie is also added in this structure preventing corruptions and
140  * double-frees.
141  */
142 struct rte_mempool_objhdr {
143         RTE_STAILQ_ENTRY(rte_mempool_objhdr) next; /**< Next in list. */
144         struct rte_mempool *mp;          /**< The mempool owning the object. */
145         rte_iova_t iova;                 /**< IO address of the object. */
146 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
147         uint64_t cookie;                 /**< Debug cookie. */
148 #endif
149 };
150
151 /**
152  * A list of object headers type
153  */
154 RTE_STAILQ_HEAD(rte_mempool_objhdr_list, rte_mempool_objhdr);
155
156 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
157
158 /**
159  * Mempool object trailer structure
160  *
161  * In debug mode, each object stored in mempools are suffixed by this
162  * trailer structure containing a cookie preventing memory corruptions.
163  */
164 struct rte_mempool_objtlr {
165         uint64_t cookie;                 /**< Debug cookie. */
166 };
167
168 #endif
169
170 /**
171  * A list of memory where objects are stored
172  */
173 RTE_STAILQ_HEAD(rte_mempool_memhdr_list, rte_mempool_memhdr);
174
175 /**
176  * Callback used to free a memory chunk
177  */
178 typedef void (rte_mempool_memchunk_free_cb_t)(struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
179         void *opaque);
180
181 /**
182  * Mempool objects memory header structure
183  *
184  * The memory chunks where objects are stored. Each chunk is virtually
185  * and physically contiguous.
186  */
187 struct rte_mempool_memhdr {
188         RTE_STAILQ_ENTRY(rte_mempool_memhdr) next; /**< Next in list. */
189         struct rte_mempool *mp;  /**< The mempool owning the chunk */
190         void *addr;              /**< Virtual address of the chunk */
191         rte_iova_t iova;         /**< IO address of the chunk */
192         size_t len;              /**< length of the chunk */
193         rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb; /**< Free callback */
194         void *opaque;            /**< Argument passed to the free callback */
195 };
196
197 /**
198  * Additional information about the mempool
199  *
200  * The structure is cache-line aligned to avoid ABI breakages in
201  * a number of cases when something small is added.
202  */
203 struct rte_mempool_info {
204         /** Number of objects in the contiguous block */
205         unsigned int contig_block_size;
206 } __rte_cache_aligned;
207
208 /**
209  * The RTE mempool structure.
210  */
211 struct rte_mempool {
212         char name[RTE_MEMPOOL_NAMESIZE]; /**< Name of mempool. */
213         RTE_STD_C11
214         union {
215                 void *pool_data;         /**< Ring or pool to store objects. */
216                 uint64_t pool_id;        /**< External mempool identifier. */
217         };
218         void *pool_config;               /**< optional args for ops alloc. */
219         const struct rte_memzone *mz;    /**< Memzone where pool is alloc'd. */
220         unsigned int flags;              /**< Flags of the mempool. */
221         int socket_id;                   /**< Socket id passed at create. */
222         uint32_t size;                   /**< Max size of the mempool. */
223         uint32_t cache_size;
224         /**< Size of per-lcore default local cache. */
225
226         uint32_t elt_size;               /**< Size of an element. */
227         uint32_t header_size;            /**< Size of header (before elt). */
228         uint32_t trailer_size;           /**< Size of trailer (after elt). */
229
230         unsigned private_data_size;      /**< Size of private data. */
231         /**
232          * Index into rte_mempool_ops_table array of mempool ops
233          * structs, which contain callback function pointers.
234          * We're using an index here rather than pointers to the callbacks
235          * to facilitate any secondary processes that may want to use
236          * this mempool.
237          */
238         int32_t ops_index;
239
240         struct rte_mempool_cache *local_cache; /**< Per-lcore local cache */
241
242         uint32_t populated_size;         /**< Number of populated objects. */
243         struct rte_mempool_objhdr_list elt_list; /**< List of objects in pool */
244         uint32_t nb_mem_chunks;          /**< Number of memory chunks */
245         struct rte_mempool_memhdr_list mem_list; /**< List of memory chunks */
246
247 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
248         /** Per-lcore statistics. */
249         struct rte_mempool_debug_stats stats[RTE_MAX_LCORE];
250 #endif
251 }  __rte_cache_aligned;
252
253 /** Spreading among memory channels not required. */
254 #define MEMPOOL_F_NO_SPREAD      0x0001
255 /** Do not align objects on cache lines. */
256 #define MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN 0x0002
257 /** Default put is "single-producer". */
258 #define MEMPOOL_F_SP_PUT         0x0004
259 /** Default get is "single-consumer". */
260 #define MEMPOOL_F_SC_GET         0x0008
261 /** Internal: pool is created. */
262 #define MEMPOOL_F_POOL_CREATED   0x0010
263 /** Don't need IOVA contiguous objects. */
264 #define MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG 0x0020
265 /** Internal: no object from the pool can be used for device IO (DMA). */
266 #define MEMPOOL_F_NON_IO         0x0040
267
268 /**
269  * @internal When debug is enabled, store some statistics.
270  *
271  * @param mp
272  *   Pointer to the memory pool.
273  * @param name
274  *   Name of the statistics field to increment in the memory pool.
275  * @param n
276  *   Number to add to the object-oriented statistics.
277  */
278 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
279 #define __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, name, n) do {                    \
280                 unsigned __lcore_id = rte_lcore_id();           \
281                 if (__lcore_id < RTE_MAX_LCORE) {               \
282                         mp->stats[__lcore_id].name += n;        \
283                 }                                               \
284         } while(0)
285 #else
286 #define __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, name, n) do {} while(0)
287 #endif
288
289 /**
290  * Calculate the size of the mempool header.
291  *
292  * @param mp
293  *   Pointer to the memory pool.
294  * @param cs
295  *   Size of the per-lcore cache.
296  */
297 #define MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, cs) \
298         (sizeof(*(mp)) + (((cs) == 0) ? 0 : \
299         (sizeof(struct rte_mempool_cache) * RTE_MAX_LCORE)))
300
301 /* return the header of a mempool object (internal) */
302 static inline struct rte_mempool_objhdr *__mempool_get_header(void *obj)
303 {
304         return (struct rte_mempool_objhdr *)RTE_PTR_SUB(obj,
305                 sizeof(struct rte_mempool_objhdr));
306 }
307
308 /**
309  * Return a pointer to the mempool owning this object.
310  *
311  * @param obj
312  *   An object that is owned by a pool. If this is not the case,
313  *   the behavior is undefined.
314  * @return
315  *   A pointer to the mempool structure.
316  */
317 static inline struct rte_mempool *rte_mempool_from_obj(void *obj)
318 {
319         struct rte_mempool_objhdr *hdr = __mempool_get_header(obj);
320         return hdr->mp;
321 }
322
323 /* return the trailer of a mempool object (internal) */
324 static inline struct rte_mempool_objtlr *__mempool_get_trailer(void *obj)
325 {
326         struct rte_mempool *mp = rte_mempool_from_obj(obj);
327         return (struct rte_mempool_objtlr *)RTE_PTR_ADD(obj, mp->elt_size);
328 }
329
330 /**
331  * @internal Check and update cookies or panic.
332  *
333  * @param mp
334  *   Pointer to the memory pool.
335  * @param obj_table_const
336  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
337  * @param n
338  *   Index of object in object table.
339  * @param free
340  *   - 0: object is supposed to be allocated, mark it as free
341  *   - 1: object is supposed to be free, mark it as allocated
342  *   - 2: just check that cookie is valid (free or allocated)
343  */
344 void rte_mempool_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
345         void * const *obj_table_const, unsigned n, int free);
346
347 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
348 #define __mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free) \
349         rte_mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free)
350 #else
351 #define __mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free) do {} while(0)
352 #endif /* RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG */
353
354 /**
355  * @internal Check contiguous object blocks and update cookies or panic.
356  *
357  * @param mp
358  *   Pointer to the memory pool.
359  * @param first_obj_table_const
360  *   Pointer to a table of void * pointers (first object of the contiguous
361  *   object blocks).
362  * @param n
363  *   Number of contiguous object blocks.
364  * @param free
365  *   - 0: object is supposed to be allocated, mark it as free
366  *   - 1: object is supposed to be free, mark it as allocated
367  *   - 2: just check that cookie is valid (free or allocated)
368  */
369 void rte_mempool_contig_blocks_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
370         void * const *first_obj_table_const, unsigned int n, int free);
371
372 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
373 #define __mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table_const, n, \
374                                               free) \
375         rte_mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table_const, n, \
376                                                 free)
377 #else
378 #define __mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table_const, n, \
379                                               free) \
380         do {} while (0)
381 #endif /* RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG */
382
383 #define RTE_MEMPOOL_OPS_NAMESIZE 32 /**< Max length of ops struct name. */
384
385 /**
386  * Prototype for implementation specific data provisioning function.
387  *
388  * The function should provide the implementation specific memory for
389  * use by the other mempool ops functions in a given mempool ops struct.
390  * E.g. the default ops provides an instance of the rte_ring for this purpose.
391  * it will most likely point to a different type of data structure, and
392  * will be transparent to the application programmer.
393  * This function should set mp->pool_data.
394  */
395 typedef int (*rte_mempool_alloc_t)(struct rte_mempool *mp);
396
397 /**
398  * Free the opaque private data pointed to by mp->pool_data pointer.
399  */
400 typedef void (*rte_mempool_free_t)(struct rte_mempool *mp);
401
402 /**
403  * Enqueue an object into the external pool.
404  */
405 typedef int (*rte_mempool_enqueue_t)(struct rte_mempool *mp,
406                 void * const *obj_table, unsigned int n);
407
408 /**
409  * Dequeue an object from the external pool.
410  */
411 typedef int (*rte_mempool_dequeue_t)(struct rte_mempool *mp,
412                 void **obj_table, unsigned int n);
413
414 /**
415  * Dequeue a number of contiguous object blocks from the external pool.
416  */
417 typedef int (*rte_mempool_dequeue_contig_blocks_t)(struct rte_mempool *mp,
418                  void **first_obj_table, unsigned int n);
419
420 /**
421  * Return the number of available objects in the external pool.
422  */
423 typedef unsigned (*rte_mempool_get_count)(const struct rte_mempool *mp);
424
425 /**
426  * Calculate memory size required to store given number of objects.
427  *
428  * If mempool objects are not required to be IOVA-contiguous
429  * (the flag MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG is set), min_chunk_size defines
430  * virtually contiguous chunk size. Otherwise, if mempool objects must
431  * be IOVA-contiguous (the flag MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG is clear),
432  * min_chunk_size defines IOVA-contiguous chunk size.
433  *
434  * @param[in] mp
435  *   Pointer to the memory pool.
436  * @param[in] obj_num
437  *   Number of objects.
438  * @param[in] pg_shift
439  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
440  * @param[out] min_chunk_size
441  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
442  *   store memory pool objects.
443  * @param[out] align
444  *   Location for required memory chunk alignment.
445  * @return
446  *   Required memory size.
447  */
448 typedef ssize_t (*rte_mempool_calc_mem_size_t)(const struct rte_mempool *mp,
449                 uint32_t obj_num,  uint32_t pg_shift,
450                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
451
452 /**
453  * @internal Helper to calculate memory size required to store given
454  * number of objects.
455  *
456  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
457  *
458  * If page boundaries may be ignored, it is just a product of total
459  * object size including header and trailer and number of objects.
460  * Otherwise, it is a number of pages required to store given number of
461  * objects without crossing page boundary.
462  *
463  * Note that if object size is bigger than page size, then it assumes
464  * that pages are grouped in subsets of physically continuous pages big
465  * enough to store at least one object.
466  *
467  * Minimum size of memory chunk is the total element size.
468  * Required memory chunk alignment is the cache line size.
469  *
470  * @param[in] mp
471  *   A pointer to the mempool structure.
472  * @param[in] obj_num
473  *   Number of objects to be added in mempool.
474  * @param[in] pg_shift
475  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
476  * @param[in] chunk_reserve
477  *   Amount of memory that must be reserved at the beginning of each page,
478  *   or at the beginning of the memory area if pg_shift is 0.
479  * @param[out] min_chunk_size
480  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
481  *   store memory pool objects.
482  * @param[out] align
483  *   Location for required memory chunk alignment.
484  * @return
485  *   Required memory size.
486  */
487 ssize_t rte_mempool_op_calc_mem_size_helper(const struct rte_mempool *mp,
488                 uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift, size_t chunk_reserve,
489                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
490
491 /**
492  * Default way to calculate memory size required to store given number of
493  * objects.
494  *
495  * Equivalent to rte_mempool_op_calc_mem_size_helper(mp, obj_num, pg_shift,
496  * 0, min_chunk_size, align).
497  */
498 ssize_t rte_mempool_op_calc_mem_size_default(const struct rte_mempool *mp,
499                 uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift,
500                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
501
502 /**
503  * Function to be called for each populated object.
504  *
505  * @param[in] mp
506  *   A pointer to the mempool structure.
507  * @param[in] opaque
508  *   An opaque pointer passed to iterator.
509  * @param[in] vaddr
510  *   Object virtual address.
511  * @param[in] iova
512  *   Input/output virtual address of the object or RTE_BAD_IOVA.
513  */
514 typedef void (rte_mempool_populate_obj_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
515                 void *opaque, void *vaddr, rte_iova_t iova);
516
517 /**
518  * Populate memory pool objects using provided memory chunk.
519  *
520  * Populated objects should be enqueued to the pool, e.g. using
521  * rte_mempool_ops_enqueue_bulk().
522  *
523  * If the given IO address is unknown (iova = RTE_BAD_IOVA),
524  * the chunk doesn't need to be physically contiguous (only virtually),
525  * and allocated objects may span two pages.
526  *
527  * @param[in] mp
528  *   A pointer to the mempool structure.
529  * @param[in] max_objs
530  *   Maximum number of objects to be populated.
531  * @param[in] vaddr
532  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
533  * @param[in] iova
534  *   The IO address
535  * @param[in] len
536  *   The length of memory in bytes.
537  * @param[in] obj_cb
538  *   Callback function to be executed for each populated object.
539  * @param[in] obj_cb_arg
540  *   An opaque pointer passed to the callback function.
541  * @return
542  *   The number of objects added on success.
543  *   On error, no objects are populated and a negative errno is returned.
544  */
545 typedef int (*rte_mempool_populate_t)(struct rte_mempool *mp,
546                 unsigned int max_objs,
547                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
548                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
549
550 /**
551  * Align objects on addresses multiple of total_elt_sz.
552  */
553 #define RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ 0x0001
554
555 /**
556  * @internal Helper to populate memory pool object using provided memory
557  * chunk: just slice objects one by one, taking care of not
558  * crossing page boundaries.
559  *
560  * If RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ is set in flags, the addresses
561  * of object headers will be aligned on a multiple of total_elt_sz.
562  * This feature is used by octeontx hardware.
563  *
564  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
565  *
566  * @param[in] mp
567  *   A pointer to the mempool structure.
568  * @param[in] flags
569  *   Logical OR of following flags:
570  *   - RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ: align objects on addresses
571  *     multiple of total_elt_sz.
572  * @param[in] max_objs
573  *   Maximum number of objects to be added in mempool.
574  * @param[in] vaddr
575  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
576  * @param[in] iova
577  *   The IO address corresponding to vaddr, or RTE_BAD_IOVA.
578  * @param[in] len
579  *   The length of memory in bytes.
580  * @param[in] obj_cb
581  *   Callback function to be executed for each populated object.
582  * @param[in] obj_cb_arg
583  *   An opaque pointer passed to the callback function.
584  * @return
585  *   The number of objects added in mempool.
586  */
587 int rte_mempool_op_populate_helper(struct rte_mempool *mp,
588                 unsigned int flags, unsigned int max_objs,
589                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
590                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
591
592 /**
593  * Default way to populate memory pool object using provided memory chunk.
594  *
595  * Equivalent to rte_mempool_op_populate_helper(mp, 0, max_objs, vaddr, iova,
596  * len, obj_cb, obj_cb_arg).
597  */
598 int rte_mempool_op_populate_default(struct rte_mempool *mp,
599                 unsigned int max_objs,
600                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
601                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
602
603 /**
604  * Get some additional information about a mempool.
605  */
606 typedef int (*rte_mempool_get_info_t)(const struct rte_mempool *mp,
607                 struct rte_mempool_info *info);
608
609
610 /** Structure defining mempool operations structure */
611 struct rte_mempool_ops {
612         char name[RTE_MEMPOOL_OPS_NAMESIZE]; /**< Name of mempool ops struct. */
613         rte_mempool_alloc_t alloc;       /**< Allocate private data. */
614         rte_mempool_free_t free;         /**< Free the external pool. */
615         rte_mempool_enqueue_t enqueue;   /**< Enqueue an object. */
616         rte_mempool_dequeue_t dequeue;   /**< Dequeue an object. */
617         rte_mempool_get_count get_count; /**< Get qty of available objs. */
618         /**
619          * Optional callback to calculate memory size required to
620          * store specified number of objects.
621          */
622         rte_mempool_calc_mem_size_t calc_mem_size;
623         /**
624          * Optional callback to populate mempool objects using
625          * provided memory chunk.
626          */
627         rte_mempool_populate_t populate;
628         /**
629          * Get mempool info
630          */
631         rte_mempool_get_info_t get_info;
632         /**
633          * Dequeue a number of contiguous object blocks.
634          */
635         rte_mempool_dequeue_contig_blocks_t dequeue_contig_blocks;
636 } __rte_cache_aligned;
637
638 #define RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX 16  /**< Max registered ops structs */
639
640 /**
641  * Structure storing the table of registered ops structs, each of which contain
642  * the function pointers for the mempool ops functions.
643  * Each process has its own storage for this ops struct array so that
644  * the mempools can be shared across primary and secondary processes.
645  * The indices used to access the array are valid across processes, whereas
646  * any function pointers stored directly in the mempool struct would not be.
647  * This results in us simply having "ops_index" in the mempool struct.
648  */
649 struct rte_mempool_ops_table {
650         rte_spinlock_t sl;     /**< Spinlock for add/delete. */
651         uint32_t num_ops;      /**< Number of used ops structs in the table. */
652         /**
653          * Storage for all possible ops structs.
654          */
655         struct rte_mempool_ops ops[RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX];
656 } __rte_cache_aligned;
657
658 /** Array of registered ops structs. */
659 extern struct rte_mempool_ops_table rte_mempool_ops_table;
660
661 /**
662  * @internal Get the mempool ops struct from its index.
663  *
664  * @param ops_index
665  *   The index of the ops struct in the ops struct table. It must be a valid
666  *   index: (0 <= idx < num_ops).
667  * @return
668  *   The pointer to the ops struct in the table.
669  */
670 static inline struct rte_mempool_ops *
671 rte_mempool_get_ops(int ops_index)
672 {
673         RTE_VERIFY((ops_index >= 0) && (ops_index < RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX));
674
675         return &rte_mempool_ops_table.ops[ops_index];
676 }
677
678 /**
679  * @internal Wrapper for mempool_ops alloc callback.
680  *
681  * @param mp
682  *   Pointer to the memory pool.
683  * @return
684  *   - 0: Success; successfully allocated mempool pool_data.
685  *   - <0: Error; code of alloc function.
686  */
687 int
688 rte_mempool_ops_alloc(struct rte_mempool *mp);
689
690 /**
691  * @internal Wrapper for mempool_ops dequeue callback.
692  *
693  * @param mp
694  *   Pointer to the memory pool.
695  * @param obj_table
696  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
697  * @param n
698  *   Number of objects to get.
699  * @return
700  *   - 0: Success; got n objects.
701  *   - <0: Error; code of dequeue function.
702  */
703 static inline int
704 rte_mempool_ops_dequeue_bulk(struct rte_mempool *mp,
705                 void **obj_table, unsigned n)
706 {
707         struct rte_mempool_ops *ops;
708         int ret;
709
710         rte_mempool_trace_ops_dequeue_bulk(mp, obj_table, n);
711         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
712         ret = ops->dequeue(mp, obj_table, n);
713         if (ret == 0) {
714                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_common_pool_bulk, 1);
715                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_common_pool_objs, n);
716         }
717         return ret;
718 }
719
720 /**
721  * @internal Wrapper for mempool_ops dequeue_contig_blocks callback.
722  *
723  * @param[in] mp
724  *   Pointer to the memory pool.
725  * @param[out] first_obj_table
726  *   Pointer to a table of void * pointers (first objects).
727  * @param[in] n
728  *   Number of blocks to get.
729  * @return
730  *   - 0: Success; got n objects.
731  *   - <0: Error; code of dequeue function.
732  */
733 static inline int
734 rte_mempool_ops_dequeue_contig_blocks(struct rte_mempool *mp,
735                 void **first_obj_table, unsigned int n)
736 {
737         struct rte_mempool_ops *ops;
738
739         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
740         RTE_ASSERT(ops->dequeue_contig_blocks != NULL);
741         rte_mempool_trace_ops_dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
742         return ops->dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
743 }
744
745 /**
746  * @internal wrapper for mempool_ops enqueue callback.
747  *
748  * @param mp
749  *   Pointer to the memory pool.
750  * @param obj_table
751  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
752  * @param n
753  *   Number of objects to put.
754  * @return
755  *   - 0: Success; n objects supplied.
756  *   - <0: Error; code of enqueue function.
757  */
758 static inline int
759 rte_mempool_ops_enqueue_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
760                 unsigned n)
761 {
762         struct rte_mempool_ops *ops;
763
764         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_common_pool_bulk, 1);
765         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_common_pool_objs, n);
766         rte_mempool_trace_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n);
767         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
768         return ops->enqueue(mp, obj_table, n);
769 }
770
771 /**
772  * @internal wrapper for mempool_ops get_count callback.
773  *
774  * @param mp
775  *   Pointer to the memory pool.
776  * @return
777  *   The number of available objects in the external pool.
778  */
779 unsigned
780 rte_mempool_ops_get_count(const struct rte_mempool *mp);
781
782 /**
783  * @internal wrapper for mempool_ops calc_mem_size callback.
784  * API to calculate size of memory required to store specified number of
785  * object.
786  *
787  * @param[in] mp
788  *   Pointer to the memory pool.
789  * @param[in] obj_num
790  *   Number of objects.
791  * @param[in] pg_shift
792  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
793  * @param[out] min_chunk_size
794  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
795  *   store memory pool objects.
796  * @param[out] align
797  *   Location for required memory chunk alignment.
798  * @return
799  *   Required memory size aligned at page boundary.
800  */
801 ssize_t rte_mempool_ops_calc_mem_size(const struct rte_mempool *mp,
802                                       uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift,
803                                       size_t *min_chunk_size, size_t *align);
804
805 /**
806  * @internal wrapper for mempool_ops populate callback.
807  *
808  * Populate memory pool objects using provided memory chunk.
809  *
810  * @param[in] mp
811  *   A pointer to the mempool structure.
812  * @param[in] max_objs
813  *   Maximum number of objects to be populated.
814  * @param[in] vaddr
815  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
816  * @param[in] iova
817  *   The IO address
818  * @param[in] len
819  *   The length of memory in bytes.
820  * @param[in] obj_cb
821  *   Callback function to be executed for each populated object.
822  * @param[in] obj_cb_arg
823  *   An opaque pointer passed to the callback function.
824  * @return
825  *   The number of objects added on success.
826  *   On error, no objects are populated and a negative errno is returned.
827  */
828 int rte_mempool_ops_populate(struct rte_mempool *mp, unsigned int max_objs,
829                              void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
830                              rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb,
831                              void *obj_cb_arg);
832
833 /**
834  * Wrapper for mempool_ops get_info callback.
835  *
836  * @param[in] mp
837  *   Pointer to the memory pool.
838  * @param[out] info
839  *   Pointer to the rte_mempool_info structure
840  * @return
841  *   - 0: Success; The mempool driver supports retrieving supplementary
842  *        mempool information
843  *   - -ENOTSUP - doesn't support get_info ops (valid case).
844  */
845 int rte_mempool_ops_get_info(const struct rte_mempool *mp,
846                          struct rte_mempool_info *info);
847
848 /**
849  * @internal wrapper for mempool_ops free callback.
850  *
851  * @param mp
852  *   Pointer to the memory pool.
853  */
854 void
855 rte_mempool_ops_free(struct rte_mempool *mp);
856
857 /**
858  * Set the ops of a mempool.
859  *
860  * This can only be done on a mempool that is not populated, i.e. just after
861  * a call to rte_mempool_create_empty().
862  *
863  * @param mp
864  *   Pointer to the memory pool.
865  * @param name
866  *   Name of the ops structure to use for this mempool.
867  * @param pool_config
868  *   Opaque data that can be passed by the application to the ops functions.
869  * @return
870  *   - 0: Success; the mempool is now using the requested ops functions.
871  *   - -EINVAL - Invalid ops struct name provided.
872  *   - -EEXIST - mempool already has an ops struct assigned.
873  */
874 int
875 rte_mempool_set_ops_byname(struct rte_mempool *mp, const char *name,
876                 void *pool_config);
877
878 /**
879  * Register mempool operations.
880  *
881  * @param ops
882  *   Pointer to an ops structure to register.
883  * @return
884  *   - >=0: Success; return the index of the ops struct in the table.
885  *   - -EINVAL - some missing callbacks while registering ops struct.
886  *   - -ENOSPC - the maximum number of ops structs has been reached.
887  */
888 int rte_mempool_register_ops(const struct rte_mempool_ops *ops);
889
890 /**
891  * Macro to statically register the ops of a mempool handler.
892  * Note that the rte_mempool_register_ops fails silently here when
893  * more than RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX is registered.
894  */
895 #define MEMPOOL_REGISTER_OPS(ops)                               \
896         RTE_INIT(mp_hdlr_init_##ops)                            \
897         {                                                       \
898                 rte_mempool_register_ops(&ops);                 \
899         }
900
901 /**
902  * An object callback function for mempool.
903  *
904  * Used by rte_mempool_create() and rte_mempool_obj_iter().
905  */
906 typedef void (rte_mempool_obj_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
907                 void *opaque, void *obj, unsigned obj_idx);
908 typedef rte_mempool_obj_cb_t rte_mempool_obj_ctor_t; /* compat */
909
910 /**
911  * A memory callback function for mempool.
912  *
913  * Used by rte_mempool_mem_iter().
914  */
915 typedef void (rte_mempool_mem_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
916                 void *opaque, struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
917                 unsigned mem_idx);
918
919 /**
920  * A mempool constructor callback function.
921  *
922  * Arguments are the mempool and the opaque pointer given by the user in
923  * rte_mempool_create().
924  */
925 typedef void (rte_mempool_ctor_t)(struct rte_mempool *, void *);
926
927 /**
928  * Create a new mempool named *name* in memory.
929  *
930  * This function uses ``rte_memzone_reserve()`` to allocate memory. The
931  * pool contains n elements of elt_size. Its size is set to n.
932  *
933  * @param name
934  *   The name of the mempool.
935  * @param n
936  *   The number of elements in the mempool. The optimum size (in terms of
937  *   memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
938  *   n = (2^q - 1).
939  * @param elt_size
940  *   The size of each element.
941  * @param cache_size
942  *   If cache_size is non-zero, the rte_mempool library will try to
943  *   limit the accesses to the common lockless pool, by maintaining a
944  *   per-lcore object cache. This argument must be lower or equal to
945  *   RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE and n / 1.5. It is advised to choose
946  *   cache_size to have "n modulo cache_size == 0": if this is
947  *   not the case, some elements will always stay in the pool and will
948  *   never be used. The access to the per-lcore table is of course
949  *   faster than the multi-producer/consumer pool. The cache can be
950  *   disabled if the cache_size argument is set to 0; it can be useful to
951  *   avoid losing objects in cache.
952  * @param private_data_size
953  *   The size of the private data appended after the mempool
954  *   structure. This is useful for storing some private data after the
955  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
956  * @param mp_init
957  *   A function pointer that is called for initialization of the pool,
958  *   before object initialization. The user can initialize the private
959  *   data in this function if needed. This parameter can be NULL if
960  *   not needed.
961  * @param mp_init_arg
962  *   An opaque pointer to data that can be used in the mempool
963  *   constructor function.
964  * @param obj_init
965  *   A function pointer that is called for each object at
966  *   initialization of the pool. The user can set some meta data in
967  *   objects if needed. This parameter can be NULL if not needed.
968  *   The obj_init() function takes the mempool pointer, the init_arg,
969  *   the object pointer and the object number as parameters.
970  * @param obj_init_arg
971  *   An opaque pointer to data that can be used as an argument for
972  *   each call to the object constructor function.
973  * @param socket_id
974  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
975  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
976  *   constraint for the reserved zone.
977  * @param flags
978  *   The *flags* arguments is an OR of following flags:
979  *   - MEMPOOL_F_NO_SPREAD: By default, objects addresses are spread
980  *     between channels in RAM: the pool allocator will add padding
981  *     between objects depending on the hardware configuration. See
982  *     Memory alignment constraints for details. If this flag is set,
983  *     the allocator will just align them to a cache line.
984  *   - MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN: By default, the returned objects are
985  *     cache-aligned. This flag removes this constraint, and no
986  *     padding will be present between objects. This flag implies
987  *     MEMPOOL_F_NO_SPREAD.
988  *   - MEMPOOL_F_SP_PUT: If this flag is set, the default behavior
989  *     when using rte_mempool_put() or rte_mempool_put_bulk() is
990  *     "single-producer". Otherwise, it is "multi-producers".
991  *   - MEMPOOL_F_SC_GET: If this flag is set, the default behavior
992  *     when using rte_mempool_get() or rte_mempool_get_bulk() is
993  *     "single-consumer". Otherwise, it is "multi-consumers".
994  *   - MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG: If set, allocated objects won't
995  *     necessarily be contiguous in IO memory.
996  * @return
997  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
998  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
999  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
1000  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
1001  *    - EINVAL - cache size provided is too large or an unknown flag was passed
1002  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
1003  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
1004  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
1005  */
1006 struct rte_mempool *
1007 rte_mempool_create(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
1008                    unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
1009                    rte_mempool_ctor_t *mp_init, void *mp_init_arg,
1010                    rte_mempool_obj_cb_t *obj_init, void *obj_init_arg,
1011                    int socket_id, unsigned flags);
1012
1013 /**
1014  * Create an empty mempool
1015  *
1016  * The mempool is allocated and initialized, but it is not populated: no
1017  * memory is allocated for the mempool elements. The user has to call
1018  * rte_mempool_populate_*() to add memory chunks to the pool. Once
1019  * populated, the user may also want to initialize each object with
1020  * rte_mempool_obj_iter().
1021  *
1022  * @param name
1023  *   The name of the mempool.
1024  * @param n
1025  *   The maximum number of elements that can be added in the mempool.
1026  *   The optimum size (in terms of memory usage) for a mempool is when n
1027  *   is a power of two minus one: n = (2^q - 1).
1028  * @param elt_size
1029  *   The size of each element.
1030  * @param cache_size
1031  *   Size of the cache. See rte_mempool_create() for details.
1032  * @param private_data_size
1033  *   The size of the private data appended after the mempool
1034  *   structure. This is useful for storing some private data after the
1035  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
1036  * @param socket_id
1037  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
1038  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
1039  *   constraint for the reserved zone.
1040  * @param flags
1041  *   Flags controlling the behavior of the mempool. See
1042  *   rte_mempool_create() for details.
1043  * @return
1044  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
1045  *   with rte_errno set appropriately. See rte_mempool_create() for details.
1046  */
1047 struct rte_mempool *
1048 rte_mempool_create_empty(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
1049         unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
1050         int socket_id, unsigned flags);
1051 /**
1052  * Free a mempool
1053  *
1054  * Unlink the mempool from global list, free the memory chunks, and all
1055  * memory referenced by the mempool. The objects must not be used by
1056  * other cores as they will be freed.
1057  *
1058  * @param mp
1059  *   A pointer to the mempool structure.
1060  */
1061 void
1062 rte_mempool_free(struct rte_mempool *mp);
1063
1064 /**
1065  * Add physically contiguous memory for objects in the pool at init
1066  *
1067  * Add a virtually and physically contiguous memory chunk in the pool
1068  * where objects can be instantiated.
1069  *
1070  * If the given IO address is unknown (iova = RTE_BAD_IOVA),
1071  * the chunk doesn't need to be physically contiguous (only virtually),
1072  * and allocated objects may span two pages.
1073  *
1074  * @param mp
1075  *   A pointer to the mempool structure.
1076  * @param vaddr
1077  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
1078  * @param iova
1079  *   The IO address
1080  * @param len
1081  *   The length of memory in bytes.
1082  * @param free_cb
1083  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
1084  * @param opaque
1085  *   An opaque argument passed to free_cb.
1086  * @return
1087  *   The number of objects added on success (strictly positive).
1088  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1089  *   mempool the following code is returned:
1090  *     (0): not enough room in chunk for one object.
1091  *     (-ENOSPC): mempool is already populated.
1092  *     (-ENOMEM): allocation failure.
1093  */
1094 int rte_mempool_populate_iova(struct rte_mempool *mp, char *vaddr,
1095         rte_iova_t iova, size_t len, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
1096         void *opaque);
1097
1098 /**
1099  * Add virtually contiguous memory for objects in the pool at init
1100  *
1101  * Add a virtually contiguous memory chunk in the pool where objects can
1102  * be instantiated.
1103  *
1104  * @param mp
1105  *   A pointer to the mempool structure.
1106  * @param addr
1107  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
1108  * @param len
1109  *   The length of memory in bytes.
1110  * @param pg_sz
1111  *   The size of memory pages in this virtual area.
1112  * @param free_cb
1113  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
1114  * @param opaque
1115  *   An opaque argument passed to free_cb.
1116  * @return
1117  *   The number of objects added on success (strictly positive).
1118  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1119  *   mempool the following code is returned:
1120  *     (0): not enough room in chunk for one object.
1121  *     (-ENOSPC): mempool is already populated.
1122  *     (-ENOMEM): allocation failure.
1123  */
1124 int
1125 rte_mempool_populate_virt(struct rte_mempool *mp, char *addr,
1126         size_t len, size_t pg_sz, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
1127         void *opaque);
1128
1129 /**
1130  * Add memory for objects in the pool at init
1131  *
1132  * This is the default function used by rte_mempool_create() to populate
1133  * the mempool. It adds memory allocated using rte_memzone_reserve().
1134  *
1135  * @param mp
1136  *   A pointer to the mempool structure.
1137  * @return
1138  *   The number of objects added on success.
1139  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1140  *   mempool and a negative errno is returned.
1141  */
1142 int rte_mempool_populate_default(struct rte_mempool *mp);
1143
1144 /**
1145  * Add memory from anonymous mapping for objects in the pool at init
1146  *
1147  * This function mmap an anonymous memory zone that is locked in
1148  * memory to store the objects of the mempool.
1149  *
1150  * @param mp
1151  *   A pointer to the mempool structure.
1152  * @return
1153  *   The number of objects added on success.
1154  *   On error, 0 is returned, rte_errno is set, and the chunk is not added in
1155  *   the memory list of the mempool.
1156  */
1157 int rte_mempool_populate_anon(struct rte_mempool *mp);
1158
1159 /**
1160  * Call a function for each mempool element
1161  *
1162  * Iterate across all objects attached to a rte_mempool and call the
1163  * callback function on it.
1164  *
1165  * @param mp
1166  *   A pointer to an initialized mempool.
1167  * @param obj_cb
1168  *   A function pointer that is called for each object.
1169  * @param obj_cb_arg
1170  *   An opaque pointer passed to the callback function.
1171  * @return
1172  *   Number of objects iterated.
1173  */
1174 uint32_t rte_mempool_obj_iter(struct rte_mempool *mp,
1175         rte_mempool_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
1176
1177 /**
1178  * Call a function for each mempool memory chunk
1179  *
1180  * Iterate across all memory chunks attached to a rte_mempool and call
1181  * the callback function on it.
1182  *
1183  * @param mp
1184  *   A pointer to an initialized mempool.
1185  * @param mem_cb
1186  *   A function pointer that is called for each memory chunk.
1187  * @param mem_cb_arg
1188  *   An opaque pointer passed to the callback function.
1189  * @return
1190  *   Number of memory chunks iterated.
1191  */
1192 uint32_t rte_mempool_mem_iter(struct rte_mempool *mp,
1193         rte_mempool_mem_cb_t *mem_cb, void *mem_cb_arg);
1194
1195 /**
1196  * Dump the status of the mempool to a file.
1197  *
1198  * @param f
1199  *   A pointer to a file for output
1200  * @param mp
1201  *   A pointer to the mempool structure.
1202  */
1203 void rte_mempool_dump(FILE *f, struct rte_mempool *mp);
1204
1205 /**
1206  * Create a user-owned mempool cache.
1207  *
1208  * This can be used by unregistered non-EAL threads to enable caching when they
1209  * interact with a mempool.
1210  *
1211  * @param size
1212  *   The size of the mempool cache. See rte_mempool_create()'s cache_size
1213  *   parameter description for more information. The same limits and
1214  *   considerations apply here too.
1215  * @param socket_id
1216  *   The socket identifier in the case of NUMA. The value can be
1217  *   SOCKET_ID_ANY if there is no NUMA constraint for the reserved zone.
1218  */
1219 struct rte_mempool_cache *
1220 rte_mempool_cache_create(uint32_t size, int socket_id);
1221
1222 /**
1223  * Free a user-owned mempool cache.
1224  *
1225  * @param cache
1226  *   A pointer to the mempool cache.
1227  */
1228 void
1229 rte_mempool_cache_free(struct rte_mempool_cache *cache);
1230
1231 /**
1232  * Get a pointer to the per-lcore default mempool cache.
1233  *
1234  * @param mp
1235  *   A pointer to the mempool structure.
1236  * @param lcore_id
1237  *   The logical core id.
1238  * @return
1239  *   A pointer to the mempool cache or NULL if disabled or unregistered non-EAL
1240  *   thread.
1241  */
1242 static __rte_always_inline struct rte_mempool_cache *
1243 rte_mempool_default_cache(struct rte_mempool *mp, unsigned lcore_id)
1244 {
1245         if (mp->cache_size == 0)
1246                 return NULL;
1247
1248         if (lcore_id >= RTE_MAX_LCORE)
1249                 return NULL;
1250
1251         rte_mempool_trace_default_cache(mp, lcore_id,
1252                 &mp->local_cache[lcore_id]);
1253         return &mp->local_cache[lcore_id];
1254 }
1255
1256 /**
1257  * Flush a user-owned mempool cache to the specified mempool.
1258  *
1259  * @param cache
1260  *   A pointer to the mempool cache.
1261  * @param mp
1262  *   A pointer to the mempool.
1263  */
1264 static __rte_always_inline void
1265 rte_mempool_cache_flush(struct rte_mempool_cache *cache,
1266                         struct rte_mempool *mp)
1267 {
1268         if (cache == NULL)
1269                 cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1270         if (cache == NULL || cache->len == 0)
1271                 return;
1272         rte_mempool_trace_cache_flush(cache, mp);
1273         rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, cache->objs, cache->len);
1274         cache->len = 0;
1275 }
1276
1277 /**
1278  * @internal Put several objects back in the mempool; used internally.
1279  * @param mp
1280  *   A pointer to the mempool structure.
1281  * @param obj_table
1282  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1283  * @param n
1284  *   The number of objects to store back in the mempool, must be strictly
1285  *   positive.
1286  * @param cache
1287  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1288  */
1289 static __rte_always_inline void
1290 __mempool_generic_put(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1291                       unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1292 {
1293         void **cache_objs;
1294
1295         /* increment stat now, adding in mempool always success */
1296         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_bulk, 1);
1297         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_objs, n);
1298
1299         /* No cache provided or if put would overflow mem allocated for cache */
1300         if (unlikely(cache == NULL || n > RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE))
1301                 goto ring_enqueue;
1302
1303         cache_objs = &cache->objs[cache->len];
1304
1305         /*
1306          * The cache follows the following algorithm
1307          *   1. Add the objects to the cache
1308          *   2. Anything greater than the cache min value (if it crosses the
1309          *   cache flush threshold) is flushed to the ring.
1310          */
1311
1312         /* Add elements back into the cache */
1313         rte_memcpy(&cache_objs[0], obj_table, sizeof(void *) * n);
1314
1315         cache->len += n;
1316
1317         if (cache->len >= cache->flushthresh) {
1318                 rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, &cache->objs[cache->size],
1319                                 cache->len - cache->size);
1320                 cache->len = cache->size;
1321         }
1322
1323         return;
1324
1325 ring_enqueue:
1326
1327         /* push remaining objects in ring */
1328 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1329         if (rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n) < 0)
1330                 rte_panic("cannot put objects in mempool\n");
1331 #else
1332         rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n);
1333 #endif
1334 }
1335
1336
1337 /**
1338  * Put several objects back in the mempool.
1339  *
1340  * @param mp
1341  *   A pointer to the mempool structure.
1342  * @param obj_table
1343  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1344  * @param n
1345  *   The number of objects to add in the mempool from the obj_table.
1346  * @param cache
1347  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1348  */
1349 static __rte_always_inline void
1350 rte_mempool_generic_put(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1351                         unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1352 {
1353         rte_mempool_trace_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1354         __mempool_check_cookies(mp, obj_table, n, 0);
1355         __mempool_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1356 }
1357
1358 /**
1359  * Put several objects back in the mempool.
1360  *
1361  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1362  * version depending on the default behavior that was specified at
1363  * mempool creation time (see flags).
1364  *
1365  * @param mp
1366  *   A pointer to the mempool structure.
1367  * @param obj_table
1368  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1369  * @param n
1370  *   The number of objects to add in the mempool from obj_table.
1371  */
1372 static __rte_always_inline void
1373 rte_mempool_put_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1374                      unsigned int n)
1375 {
1376         struct rte_mempool_cache *cache;
1377         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1378         rte_mempool_trace_put_bulk(mp, obj_table, n, cache);
1379         rte_mempool_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1380 }
1381
1382 /**
1383  * Put one object back in the mempool.
1384  *
1385  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1386  * version depending on the default behavior that was specified at
1387  * mempool creation time (see flags).
1388  *
1389  * @param mp
1390  *   A pointer to the mempool structure.
1391  * @param obj
1392  *   A pointer to the object to be added.
1393  */
1394 static __rte_always_inline void
1395 rte_mempool_put(struct rte_mempool *mp, void *obj)
1396 {
1397         rte_mempool_put_bulk(mp, &obj, 1);
1398 }
1399
1400 /**
1401  * @internal Get several objects from the mempool; used internally.
1402  * @param mp
1403  *   A pointer to the mempool structure.
1404  * @param obj_table
1405  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1406  * @param n
1407  *   The number of objects to get, must be strictly positive.
1408  * @param cache
1409  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1410  * @return
1411  *   - >=0: Success; number of objects supplied.
1412  *   - <0: Error; code of ring dequeue function.
1413  */
1414 static __rte_always_inline int
1415 __mempool_generic_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_table,
1416                       unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1417 {
1418         int ret;
1419         uint32_t index, len;
1420         void **cache_objs;
1421
1422         /* No cache provided or cannot be satisfied from cache */
1423         if (unlikely(cache == NULL || n >= cache->size))
1424                 goto ring_dequeue;
1425
1426         cache_objs = cache->objs;
1427
1428         /* Can this be satisfied from the cache? */
1429         if (cache->len < n) {
1430                 /* No. Backfill the cache first, and then fill from it */
1431                 uint32_t req = n + (cache->size - cache->len);
1432
1433                 /* How many do we require i.e. number to fill the cache + the request */
1434                 ret = rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp,
1435                         &cache->objs[cache->len], req);
1436                 if (unlikely(ret < 0)) {
1437                         /*
1438                          * In the off chance that we are buffer constrained,
1439                          * where we are not able to allocate cache + n, go to
1440                          * the ring directly. If that fails, we are truly out of
1441                          * buffers.
1442                          */
1443                         goto ring_dequeue;
1444                 }
1445
1446                 cache->len += req;
1447         }
1448
1449         /* Now fill in the response ... */
1450         for (index = 0, len = cache->len - 1; index < n; ++index, len--, obj_table++)
1451                 *obj_table = cache_objs[len];
1452
1453         cache->len -= n;
1454
1455         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_bulk, 1);
1456         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_objs, n);
1457
1458         return 0;
1459
1460 ring_dequeue:
1461
1462         /* get remaining objects from ring */
1463         ret = rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp, obj_table, n);
1464
1465         if (ret < 0) {
1466                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_bulk, 1);
1467                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_objs, n);
1468         } else {
1469                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_bulk, 1);
1470                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_objs, n);
1471         }
1472
1473         return ret;
1474 }
1475
1476 /**
1477  * Get several objects from the mempool.
1478  *
1479  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1480  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1481  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1482  * lcores are full.
1483  *
1484  * @param mp
1485  *   A pointer to the mempool structure.
1486  * @param obj_table
1487  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1488  * @param n
1489  *   The number of objects to get from mempool to obj_table.
1490  * @param cache
1491  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1492  * @return
1493  *   - 0: Success; objects taken.
1494  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1495  */
1496 static __rte_always_inline int
1497 rte_mempool_generic_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_table,
1498                         unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1499 {
1500         int ret;
1501         ret = __mempool_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1502         if (ret == 0)
1503                 __mempool_check_cookies(mp, obj_table, n, 1);
1504         rte_mempool_trace_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1505         return ret;
1506 }
1507
1508 /**
1509  * Get several objects from the mempool.
1510  *
1511  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1512  * version, depending on the default behaviour that was specified at
1513  * mempool creation time (see flags).
1514  *
1515  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1516  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1517  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1518  * lcores are full.
1519  *
1520  * @param mp
1521  *   A pointer to the mempool structure.
1522  * @param obj_table
1523  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1524  * @param n
1525  *   The number of objects to get from the mempool to obj_table.
1526  * @return
1527  *   - 0: Success; objects taken
1528  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1529  */
1530 static __rte_always_inline int
1531 rte_mempool_get_bulk(struct rte_mempool *mp, void **obj_table, unsigned int n)
1532 {
1533         struct rte_mempool_cache *cache;
1534         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1535         rte_mempool_trace_get_bulk(mp, obj_table, n, cache);
1536         return rte_mempool_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1537 }
1538
1539 /**
1540  * Get one object from the mempool.
1541  *
1542  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1543  * version, depending on the default behavior that was specified at
1544  * mempool creation (see flags).
1545  *
1546  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1547  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1548  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1549  * lcores are full.
1550  *
1551  * @param mp
1552  *   A pointer to the mempool structure.
1553  * @param obj_p
1554  *   A pointer to a void * pointer (object) that will be filled.
1555  * @return
1556  *   - 0: Success; objects taken.
1557  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1558  */
1559 static __rte_always_inline int
1560 rte_mempool_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_p)
1561 {
1562         return rte_mempool_get_bulk(mp, obj_p, 1);
1563 }
1564
1565 /**
1566  * Get a contiguous blocks of objects from the mempool.
1567  *
1568  * If cache is enabled, consider to flush it first, to reuse objects
1569  * as soon as possible.
1570  *
1571  * The application should check that the driver supports the operation
1572  * by calling rte_mempool_ops_get_info() and checking that `contig_block_size`
1573  * is not zero.
1574  *
1575  * @param mp
1576  *   A pointer to the mempool structure.
1577  * @param first_obj_table
1578  *   A pointer to a pointer to the first object in each block.
1579  * @param n
1580  *   The number of blocks to get from mempool.
1581  * @return
1582  *   - 0: Success; blocks taken.
1583  *   - -ENOBUFS: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1584  *   - -EOPNOTSUPP: The mempool driver does not support block dequeue
1585  */
1586 static __rte_always_inline int
1587 rte_mempool_get_contig_blocks(struct rte_mempool *mp,
1588                               void **first_obj_table, unsigned int n)
1589 {
1590         int ret;
1591
1592         ret = rte_mempool_ops_dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
1593         if (ret == 0) {
1594                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_bulk, 1);
1595                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_blks, n);
1596                 __mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table, n,
1597                                                       1);
1598         } else {
1599                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_bulk, 1);
1600                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_blks, n);
1601         }
1602
1603         rte_mempool_trace_get_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
1604         return ret;
1605 }
1606
1607 /**
1608  * Return the number of entries in the mempool.
1609  *
1610  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1611  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1612  * debug purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1613  *
1614  * @param mp
1615  *   A pointer to the mempool structure.
1616  * @return
1617  *   The number of entries in the mempool.
1618  */
1619 unsigned int rte_mempool_avail_count(const struct rte_mempool *mp);
1620
1621 /**
1622  * Return the number of elements which have been allocated from the mempool
1623  *
1624  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1625  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1626  * debug purposes.
1627  *
1628  * @param mp
1629  *   A pointer to the mempool structure.
1630  * @return
1631  *   The number of free entries in the mempool.
1632  */
1633 unsigned int
1634 rte_mempool_in_use_count(const struct rte_mempool *mp);
1635
1636 /**
1637  * Test if the mempool is full.
1638  *
1639  * When cache is enabled, this function has to browse the length of all
1640  * lcores, so it should not be used in a data path, but only for debug
1641  * purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1642  *
1643  * @param mp
1644  *   A pointer to the mempool structure.
1645  * @return
1646  *   - 1: The mempool is full.
1647  *   - 0: The mempool is not full.
1648  */
1649 static inline int
1650 rte_mempool_full(const struct rte_mempool *mp)
1651 {
1652         return rte_mempool_avail_count(mp) == mp->size;
1653 }
1654
1655 /**
1656  * Test if the mempool is empty.
1657  *
1658  * When cache is enabled, this function has to browse the length of all
1659  * lcores, so it should not be used in a data path, but only for debug
1660  * purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1661  *
1662  * @param mp
1663  *   A pointer to the mempool structure.
1664  * @return
1665  *   - 1: The mempool is empty.
1666  *   - 0: The mempool is not empty.
1667  */
1668 static inline int
1669 rte_mempool_empty(const struct rte_mempool *mp)
1670 {
1671         return rte_mempool_avail_count(mp) == 0;
1672 }
1673
1674 /**
1675  * Return the IO address of elt, which is an element of the pool mp.
1676  *
1677  * @param elt
1678  *   A pointer (virtual address) to the element of the pool.
1679  * @return
1680  *   The IO address of the elt element.
1681  *   If the mempool was created with MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG, the
1682  *   returned value is RTE_BAD_IOVA.
1683  */
1684 static inline rte_iova_t
1685 rte_mempool_virt2iova(const void *elt)
1686 {
1687         const struct rte_mempool_objhdr *hdr;
1688         hdr = (const struct rte_mempool_objhdr *)RTE_PTR_SUB(elt,
1689                 sizeof(*hdr));
1690         return hdr->iova;
1691 }
1692
1693 /**
1694  * Check the consistency of mempool objects.
1695  *
1696  * Verify the coherency of fields in the mempool structure. Also check
1697  * that the cookies of mempool objects (even the ones that are not
1698  * present in pool) have a correct value. If not, a panic will occur.
1699  *
1700  * @param mp
1701  *   A pointer to the mempool structure.
1702  */
1703 void rte_mempool_audit(struct rte_mempool *mp);
1704
1705 /**
1706  * Return a pointer to the private data in an mempool structure.
1707  *
1708  * @param mp
1709  *   A pointer to the mempool structure.
1710  * @return
1711  *   A pointer to the private data.
1712  */
1713 static inline void *rte_mempool_get_priv(struct rte_mempool *mp)
1714 {
1715         return (char *)mp +
1716                 MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, mp->cache_size);
1717 }
1718
1719 /**
1720  * Dump the status of all mempools on the console
1721  *
1722  * @param f
1723  *   A pointer to a file for output
1724  */
1725 void rte_mempool_list_dump(FILE *f);
1726
1727 /**
1728  * Search a mempool from its name
1729  *
1730  * @param name
1731  *   The name of the mempool.
1732  * @return
1733  *   The pointer to the mempool matching the name, or NULL if not found.
1734  *   NULL on error
1735  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
1736  *    - ENOENT - required entry not available to return.
1737  *
1738  */
1739 struct rte_mempool *rte_mempool_lookup(const char *name);
1740
1741 /**
1742  * Get the header, trailer and total size of a mempool element.
1743  *
1744  * Given a desired size of the mempool element and mempool flags,
1745  * calculates header, trailer, body and total sizes of the mempool object.
1746  *
1747  * @param elt_size
1748  *   The size of each element, without header and trailer.
1749  * @param flags
1750  *   The flags used for the mempool creation.
1751  *   Consult rte_mempool_create() for more information about possible values.
1752  *   The size of each element.
1753  * @param sz
1754  *   The calculated detailed size the mempool object. May be NULL.
1755  * @return
1756  *   Total size of the mempool object.
1757  */
1758 uint32_t rte_mempool_calc_obj_size(uint32_t elt_size, uint32_t flags,
1759         struct rte_mempool_objsz *sz);
1760
1761 /**
1762  * Walk list of all memory pools
1763  *
1764  * @param func
1765  *   Iterator function
1766  * @param arg
1767  *   Argument passed to iterator
1768  */
1769 void rte_mempool_walk(void (*func)(struct rte_mempool *, void *arg),
1770                       void *arg);
1771
1772 /**
1773  * @internal Get page size used for mempool object allocation.
1774  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
1775  */
1776 int
1777 rte_mempool_get_page_size(struct rte_mempool *mp, size_t *pg_sz);
1778
1779 /**
1780  * Mempool event type.
1781  * @internal
1782  */
1783 enum rte_mempool_event {
1784         /** Occurs after a mempool is fully populated. */
1785         RTE_MEMPOOL_EVENT_READY = 0,
1786         /** Occurs before the destruction of a mempool begins. */
1787         RTE_MEMPOOL_EVENT_DESTROY = 1,
1788 };
1789
1790 /**
1791  * @internal
1792  * Mempool event callback.
1793  *
1794  * rte_mempool_event_callback_register() may be called from within the callback,
1795  * but the callbacks registered this way will not be invoked for the same event.
1796  * rte_mempool_event_callback_unregister() may only be safely called
1797  * to remove the running callback.
1798  */
1799 typedef void (rte_mempool_event_callback)(
1800                 enum rte_mempool_event event,
1801                 struct rte_mempool *mp,
1802                 void *user_data);
1803
1804 /**
1805  * @internal
1806  * Register a callback function invoked on mempool life cycle event.
1807  * The function will be invoked in the process
1808  * that performs an action which triggers the callback.
1809  *
1810  * @param func
1811  *   Callback function.
1812  * @param user_data
1813  *   User data.
1814  *
1815  * @return
1816  *   0 on success, negative on failure and rte_errno is set.
1817  */
1818 __rte_internal
1819 int
1820 rte_mempool_event_callback_register(rte_mempool_event_callback *func,
1821                                     void *user_data);
1822
1823 /**
1824  * @internal
1825  * Unregister a callback added with rte_mempool_event_callback_register().
1826  * @p func and @p user_data must exactly match registration parameters.
1827  *
1828  * @param func
1829  *   Callback function.
1830  * @param user_data
1831  *   User data.
1832  *
1833  * @return
1834  *   0 on success, negative on failure and rte_errno is set.
1835  */
1836 __rte_internal
1837 int
1838 rte_mempool_event_callback_unregister(rte_mempool_event_callback *func,
1839                                       void *user_data);
1840
1841 #ifdef __cplusplus
1842 }
1843 #endif
1844
1845 #endif /* _RTE_MEMPOOL_H_ */