net/mlx5: support new global device syntax
[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         /*
213          * Note: this field kept the RTE_MEMZONE_NAMESIZE size due to ABI
214          * compatibility requirements, it could be changed to
215          * RTE_MEMPOOL_NAMESIZE next time the ABI changes
216          */
217         char name[RTE_MEMZONE_NAMESIZE]; /**< Name of mempool. */
218         RTE_STD_C11
219         union {
220                 void *pool_data;         /**< Ring or pool to store objects. */
221                 uint64_t pool_id;        /**< External mempool identifier. */
222         };
223         void *pool_config;               /**< optional args for ops alloc. */
224         const struct rte_memzone *mz;    /**< Memzone where pool is alloc'd. */
225         unsigned int flags;              /**< Flags of the mempool. */
226         int socket_id;                   /**< Socket id passed at create. */
227         uint32_t size;                   /**< Max size of the mempool. */
228         uint32_t cache_size;
229         /**< Size of per-lcore default local cache. */
230
231         uint32_t elt_size;               /**< Size of an element. */
232         uint32_t header_size;            /**< Size of header (before elt). */
233         uint32_t trailer_size;           /**< Size of trailer (after elt). */
234
235         unsigned private_data_size;      /**< Size of private data. */
236         /**
237          * Index into rte_mempool_ops_table array of mempool ops
238          * structs, which contain callback function pointers.
239          * We're using an index here rather than pointers to the callbacks
240          * to facilitate any secondary processes that may want to use
241          * this mempool.
242          */
243         int32_t ops_index;
244
245         struct rte_mempool_cache *local_cache; /**< Per-lcore local cache */
246
247         uint32_t populated_size;         /**< Number of populated objects. */
248         struct rte_mempool_objhdr_list elt_list; /**< List of objects in pool */
249         uint32_t nb_mem_chunks;          /**< Number of memory chunks */
250         struct rte_mempool_memhdr_list mem_list; /**< List of memory chunks */
251
252 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
253         /** Per-lcore statistics. */
254         struct rte_mempool_debug_stats stats[RTE_MAX_LCORE];
255 #endif
256 }  __rte_cache_aligned;
257
258 #define MEMPOOL_F_NO_SPREAD      0x0001
259                 /**< Spreading among memory channels not required. */
260 #define MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN 0x0002 /**< Do not align objs on cache lines.*/
261 #define MEMPOOL_F_SP_PUT         0x0004 /**< Default put is "single-producer".*/
262 #define MEMPOOL_F_SC_GET         0x0008 /**< Default get is "single-consumer".*/
263 #define MEMPOOL_F_POOL_CREATED   0x0010 /**< Internal: pool is created. */
264 #define MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG 0x0020 /**< Don't need IOVA contiguous objs. */
265
266 /**
267  * @internal When debug is enabled, store some statistics.
268  *
269  * @param mp
270  *   Pointer to the memory pool.
271  * @param name
272  *   Name of the statistics field to increment in the memory pool.
273  * @param n
274  *   Number to add to the object-oriented statistics.
275  */
276 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
277 #define __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, name, n) do {                    \
278                 unsigned __lcore_id = rte_lcore_id();           \
279                 if (__lcore_id < RTE_MAX_LCORE) {               \
280                         mp->stats[__lcore_id].name += n;        \
281                 }                                               \
282         } while(0)
283 #else
284 #define __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, name, n) do {} while(0)
285 #endif
286
287 /**
288  * Calculate the size of the mempool header.
289  *
290  * @param mp
291  *   Pointer to the memory pool.
292  * @param cs
293  *   Size of the per-lcore cache.
294  */
295 #define MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, cs) \
296         (sizeof(*(mp)) + (((cs) == 0) ? 0 : \
297         (sizeof(struct rte_mempool_cache) * RTE_MAX_LCORE)))
298
299 /* return the header of a mempool object (internal) */
300 static inline struct rte_mempool_objhdr *__mempool_get_header(void *obj)
301 {
302         return (struct rte_mempool_objhdr *)RTE_PTR_SUB(obj,
303                 sizeof(struct rte_mempool_objhdr));
304 }
305
306 /**
307  * Return a pointer to the mempool owning this object.
308  *
309  * @param obj
310  *   An object that is owned by a pool. If this is not the case,
311  *   the behavior is undefined.
312  * @return
313  *   A pointer to the mempool structure.
314  */
315 static inline struct rte_mempool *rte_mempool_from_obj(void *obj)
316 {
317         struct rte_mempool_objhdr *hdr = __mempool_get_header(obj);
318         return hdr->mp;
319 }
320
321 /* return the trailer of a mempool object (internal) */
322 static inline struct rte_mempool_objtlr *__mempool_get_trailer(void *obj)
323 {
324         struct rte_mempool *mp = rte_mempool_from_obj(obj);
325         return (struct rte_mempool_objtlr *)RTE_PTR_ADD(obj, mp->elt_size);
326 }
327
328 /**
329  * @internal Check and update cookies or panic.
330  *
331  * @param mp
332  *   Pointer to the memory pool.
333  * @param obj_table_const
334  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
335  * @param n
336  *   Index of object in object table.
337  * @param free
338  *   - 0: object is supposed to be allocated, mark it as free
339  *   - 1: object is supposed to be free, mark it as allocated
340  *   - 2: just check that cookie is valid (free or allocated)
341  */
342 void rte_mempool_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
343         void * const *obj_table_const, unsigned n, int free);
344
345 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
346 #define __mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free) \
347         rte_mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free)
348 #else
349 #define __mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free) do {} while(0)
350 #endif /* RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG */
351
352 /**
353  * @internal Check contiguous object blocks and update cookies or panic.
354  *
355  * @param mp
356  *   Pointer to the memory pool.
357  * @param first_obj_table_const
358  *   Pointer to a table of void * pointers (first object of the contiguous
359  *   object blocks).
360  * @param n
361  *   Number of contiguous object blocks.
362  * @param free
363  *   - 0: object is supposed to be allocated, mark it as free
364  *   - 1: object is supposed to be free, mark it as allocated
365  *   - 2: just check that cookie is valid (free or allocated)
366  */
367 void rte_mempool_contig_blocks_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
368         void * const *first_obj_table_const, unsigned int n, int free);
369
370 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
371 #define __mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table_const, n, \
372                                               free) \
373         rte_mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table_const, n, \
374                                                 free)
375 #else
376 #define __mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table_const, n, \
377                                               free) \
378         do {} while (0)
379 #endif /* RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG */
380
381 #define RTE_MEMPOOL_OPS_NAMESIZE 32 /**< Max length of ops struct name. */
382
383 /**
384  * Prototype for implementation specific data provisioning function.
385  *
386  * The function should provide the implementation specific memory for
387  * use by the other mempool ops functions in a given mempool ops struct.
388  * E.g. the default ops provides an instance of the rte_ring for this purpose.
389  * it will most likely point to a different type of data structure, and
390  * will be transparent to the application programmer.
391  * This function should set mp->pool_data.
392  */
393 typedef int (*rte_mempool_alloc_t)(struct rte_mempool *mp);
394
395 /**
396  * Free the opaque private data pointed to by mp->pool_data pointer.
397  */
398 typedef void (*rte_mempool_free_t)(struct rte_mempool *mp);
399
400 /**
401  * Enqueue an object into the external pool.
402  */
403 typedef int (*rte_mempool_enqueue_t)(struct rte_mempool *mp,
404                 void * const *obj_table, unsigned int n);
405
406 /**
407  * Dequeue an object from the external pool.
408  */
409 typedef int (*rte_mempool_dequeue_t)(struct rte_mempool *mp,
410                 void **obj_table, unsigned int n);
411
412 /**
413  * Dequeue a number of contiguous object blocks from the external pool.
414  */
415 typedef int (*rte_mempool_dequeue_contig_blocks_t)(struct rte_mempool *mp,
416                  void **first_obj_table, unsigned int n);
417
418 /**
419  * Return the number of available objects in the external pool.
420  */
421 typedef unsigned (*rte_mempool_get_count)(const struct rte_mempool *mp);
422
423 /**
424  * Calculate memory size required to store given number of objects.
425  *
426  * If mempool objects are not required to be IOVA-contiguous
427  * (the flag MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG is set), min_chunk_size defines
428  * virtually contiguous chunk size. Otherwise, if mempool objects must
429  * be IOVA-contiguous (the flag MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG is clear),
430  * min_chunk_size defines IOVA-contiguous chunk size.
431  *
432  * @param[in] mp
433  *   Pointer to the memory pool.
434  * @param[in] obj_num
435  *   Number of objects.
436  * @param[in] pg_shift
437  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
438  * @param[out] min_chunk_size
439  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
440  *   store memory pool objects.
441  * @param[out] align
442  *   Location for required memory chunk alignment.
443  * @return
444  *   Required memory size.
445  */
446 typedef ssize_t (*rte_mempool_calc_mem_size_t)(const struct rte_mempool *mp,
447                 uint32_t obj_num,  uint32_t pg_shift,
448                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
449
450 /**
451  * @internal Helper to calculate memory size required to store given
452  * number of objects.
453  *
454  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
455  *
456  * If page boundaries may be ignored, it is just a product of total
457  * object size including header and trailer and number of objects.
458  * Otherwise, it is a number of pages required to store given number of
459  * objects without crossing page boundary.
460  *
461  * Note that if object size is bigger than page size, then it assumes
462  * that pages are grouped in subsets of physically continuous pages big
463  * enough to store at least one object.
464  *
465  * Minimum size of memory chunk is the total element size.
466  * Required memory chunk alignment is the cache line size.
467  *
468  * @param[in] mp
469  *   A pointer to the mempool structure.
470  * @param[in] obj_num
471  *   Number of objects to be added in mempool.
472  * @param[in] pg_shift
473  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
474  * @param[in] chunk_reserve
475  *   Amount of memory that must be reserved at the beginning of each page,
476  *   or at the beginning of the memory area if pg_shift is 0.
477  * @param[out] min_chunk_size
478  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
479  *   store memory pool objects.
480  * @param[out] align
481  *   Location for required memory chunk alignment.
482  * @return
483  *   Required memory size.
484  */
485 ssize_t rte_mempool_op_calc_mem_size_helper(const struct rte_mempool *mp,
486                 uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift, size_t chunk_reserve,
487                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
488
489 /**
490  * Default way to calculate memory size required to store given number of
491  * objects.
492  *
493  * Equivalent to rte_mempool_op_calc_mem_size_helper(mp, obj_num, pg_shift,
494  * 0, min_chunk_size, align).
495  */
496 ssize_t rte_mempool_op_calc_mem_size_default(const struct rte_mempool *mp,
497                 uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift,
498                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
499
500 /**
501  * Function to be called for each populated object.
502  *
503  * @param[in] mp
504  *   A pointer to the mempool structure.
505  * @param[in] opaque
506  *   An opaque pointer passed to iterator.
507  * @param[in] vaddr
508  *   Object virtual address.
509  * @param[in] iova
510  *   Input/output virtual address of the object or RTE_BAD_IOVA.
511  */
512 typedef void (rte_mempool_populate_obj_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
513                 void *opaque, void *vaddr, rte_iova_t iova);
514
515 /**
516  * Populate memory pool objects using provided memory chunk.
517  *
518  * Populated objects should be enqueued to the pool, e.g. using
519  * rte_mempool_ops_enqueue_bulk().
520  *
521  * If the given IO address is unknown (iova = RTE_BAD_IOVA),
522  * the chunk doesn't need to be physically contiguous (only virtually),
523  * and allocated objects may span two pages.
524  *
525  * @param[in] mp
526  *   A pointer to the mempool structure.
527  * @param[in] max_objs
528  *   Maximum number of objects to be populated.
529  * @param[in] vaddr
530  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
531  * @param[in] iova
532  *   The IO address
533  * @param[in] len
534  *   The length of memory in bytes.
535  * @param[in] obj_cb
536  *   Callback function to be executed for each populated object.
537  * @param[in] obj_cb_arg
538  *   An opaque pointer passed to the callback function.
539  * @return
540  *   The number of objects added on success.
541  *   On error, no objects are populated and a negative errno is returned.
542  */
543 typedef int (*rte_mempool_populate_t)(struct rte_mempool *mp,
544                 unsigned int max_objs,
545                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
546                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
547
548 /**
549  * Align objects on addresses multiple of total_elt_sz.
550  */
551 #define RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ 0x0001
552
553 /**
554  * @internal Helper to populate memory pool object using provided memory
555  * chunk: just slice objects one by one, taking care of not
556  * crossing page boundaries.
557  *
558  * If RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ is set in flags, the addresses
559  * of object headers will be aligned on a multiple of total_elt_sz.
560  * This feature is used by octeontx hardware.
561  *
562  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
563  *
564  * @param[in] mp
565  *   A pointer to the mempool structure.
566  * @param[in] flags
567  *   Logical OR of following flags:
568  *   - RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ: align objects on addresses
569  *     multiple of total_elt_sz.
570  * @param[in] max_objs
571  *   Maximum number of objects to be added in mempool.
572  * @param[in] vaddr
573  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
574  * @param[in] iova
575  *   The IO address corresponding to vaddr, or RTE_BAD_IOVA.
576  * @param[in] len
577  *   The length of memory in bytes.
578  * @param[in] obj_cb
579  *   Callback function to be executed for each populated object.
580  * @param[in] obj_cb_arg
581  *   An opaque pointer passed to the callback function.
582  * @return
583  *   The number of objects added in mempool.
584  */
585 int rte_mempool_op_populate_helper(struct rte_mempool *mp,
586                 unsigned int flags, unsigned int max_objs,
587                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
588                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
589
590 /**
591  * Default way to populate memory pool object using provided memory chunk.
592  *
593  * Equivalent to rte_mempool_op_populate_helper(mp, 0, max_objs, vaddr, iova,
594  * len, obj_cb, obj_cb_arg).
595  */
596 int rte_mempool_op_populate_default(struct rte_mempool *mp,
597                 unsigned int max_objs,
598                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
599                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
600
601 /**
602  * Get some additional information about a mempool.
603  */
604 typedef int (*rte_mempool_get_info_t)(const struct rte_mempool *mp,
605                 struct rte_mempool_info *info);
606
607
608 /** Structure defining mempool operations structure */
609 struct rte_mempool_ops {
610         char name[RTE_MEMPOOL_OPS_NAMESIZE]; /**< Name of mempool ops struct. */
611         rte_mempool_alloc_t alloc;       /**< Allocate private data. */
612         rte_mempool_free_t free;         /**< Free the external pool. */
613         rte_mempool_enqueue_t enqueue;   /**< Enqueue an object. */
614         rte_mempool_dequeue_t dequeue;   /**< Dequeue an object. */
615         rte_mempool_get_count get_count; /**< Get qty of available objs. */
616         /**
617          * Optional callback to calculate memory size required to
618          * store specified number of objects.
619          */
620         rte_mempool_calc_mem_size_t calc_mem_size;
621         /**
622          * Optional callback to populate mempool objects using
623          * provided memory chunk.
624          */
625         rte_mempool_populate_t populate;
626         /**
627          * Get mempool info
628          */
629         rte_mempool_get_info_t get_info;
630         /**
631          * Dequeue a number of contiguous object blocks.
632          */
633         rte_mempool_dequeue_contig_blocks_t dequeue_contig_blocks;
634 } __rte_cache_aligned;
635
636 #define RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX 16  /**< Max registered ops structs */
637
638 /**
639  * Structure storing the table of registered ops structs, each of which contain
640  * the function pointers for the mempool ops functions.
641  * Each process has its own storage for this ops struct array so that
642  * the mempools can be shared across primary and secondary processes.
643  * The indices used to access the array are valid across processes, whereas
644  * any function pointers stored directly in the mempool struct would not be.
645  * This results in us simply having "ops_index" in the mempool struct.
646  */
647 struct rte_mempool_ops_table {
648         rte_spinlock_t sl;     /**< Spinlock for add/delete. */
649         uint32_t num_ops;      /**< Number of used ops structs in the table. */
650         /**
651          * Storage for all possible ops structs.
652          */
653         struct rte_mempool_ops ops[RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX];
654 } __rte_cache_aligned;
655
656 /** Array of registered ops structs. */
657 extern struct rte_mempool_ops_table rte_mempool_ops_table;
658
659 /**
660  * @internal Get the mempool ops struct from its index.
661  *
662  * @param ops_index
663  *   The index of the ops struct in the ops struct table. It must be a valid
664  *   index: (0 <= idx < num_ops).
665  * @return
666  *   The pointer to the ops struct in the table.
667  */
668 static inline struct rte_mempool_ops *
669 rte_mempool_get_ops(int ops_index)
670 {
671         RTE_VERIFY((ops_index >= 0) && (ops_index < RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX));
672
673         return &rte_mempool_ops_table.ops[ops_index];
674 }
675
676 /**
677  * @internal Wrapper for mempool_ops alloc callback.
678  *
679  * @param mp
680  *   Pointer to the memory pool.
681  * @return
682  *   - 0: Success; successfully allocated mempool pool_data.
683  *   - <0: Error; code of alloc function.
684  */
685 int
686 rte_mempool_ops_alloc(struct rte_mempool *mp);
687
688 /**
689  * @internal Wrapper for mempool_ops dequeue callback.
690  *
691  * @param mp
692  *   Pointer to the memory pool.
693  * @param obj_table
694  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
695  * @param n
696  *   Number of objects to get.
697  * @return
698  *   - 0: Success; got n objects.
699  *   - <0: Error; code of dequeue function.
700  */
701 static inline int
702 rte_mempool_ops_dequeue_bulk(struct rte_mempool *mp,
703                 void **obj_table, unsigned n)
704 {
705         struct rte_mempool_ops *ops;
706         int ret;
707
708         rte_mempool_trace_ops_dequeue_bulk(mp, obj_table, n);
709         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
710         ret = ops->dequeue(mp, obj_table, n);
711         if (ret == 0) {
712                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_common_pool_bulk, 1);
713                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_common_pool_objs, n);
714         }
715         return ret;
716 }
717
718 /**
719  * @internal Wrapper for mempool_ops dequeue_contig_blocks callback.
720  *
721  * @param[in] mp
722  *   Pointer to the memory pool.
723  * @param[out] first_obj_table
724  *   Pointer to a table of void * pointers (first objects).
725  * @param[in] n
726  *   Number of blocks to get.
727  * @return
728  *   - 0: Success; got n objects.
729  *   - <0: Error; code of dequeue function.
730  */
731 static inline int
732 rte_mempool_ops_dequeue_contig_blocks(struct rte_mempool *mp,
733                 void **first_obj_table, unsigned int n)
734 {
735         struct rte_mempool_ops *ops;
736
737         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
738         RTE_ASSERT(ops->dequeue_contig_blocks != NULL);
739         rte_mempool_trace_ops_dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
740         return ops->dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
741 }
742
743 /**
744  * @internal wrapper for mempool_ops enqueue callback.
745  *
746  * @param mp
747  *   Pointer to the memory pool.
748  * @param obj_table
749  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
750  * @param n
751  *   Number of objects to put.
752  * @return
753  *   - 0: Success; n objects supplied.
754  *   - <0: Error; code of enqueue function.
755  */
756 static inline int
757 rte_mempool_ops_enqueue_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
758                 unsigned n)
759 {
760         struct rte_mempool_ops *ops;
761
762         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_common_pool_bulk, 1);
763         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_common_pool_objs, n);
764         rte_mempool_trace_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n);
765         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
766         return ops->enqueue(mp, obj_table, n);
767 }
768
769 /**
770  * @internal wrapper for mempool_ops get_count callback.
771  *
772  * @param mp
773  *   Pointer to the memory pool.
774  * @return
775  *   The number of available objects in the external pool.
776  */
777 unsigned
778 rte_mempool_ops_get_count(const struct rte_mempool *mp);
779
780 /**
781  * @internal wrapper for mempool_ops calc_mem_size callback.
782  * API to calculate size of memory required to store specified number of
783  * object.
784  *
785  * @param[in] mp
786  *   Pointer to the memory pool.
787  * @param[in] obj_num
788  *   Number of objects.
789  * @param[in] pg_shift
790  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
791  * @param[out] min_chunk_size
792  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
793  *   store memory pool objects.
794  * @param[out] align
795  *   Location for required memory chunk alignment.
796  * @return
797  *   Required memory size aligned at page boundary.
798  */
799 ssize_t rte_mempool_ops_calc_mem_size(const struct rte_mempool *mp,
800                                       uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift,
801                                       size_t *min_chunk_size, size_t *align);
802
803 /**
804  * @internal wrapper for mempool_ops populate callback.
805  *
806  * Populate memory pool objects using provided memory chunk.
807  *
808  * @param[in] mp
809  *   A pointer to the mempool structure.
810  * @param[in] max_objs
811  *   Maximum number of objects to be populated.
812  * @param[in] vaddr
813  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
814  * @param[in] iova
815  *   The IO address
816  * @param[in] len
817  *   The length of memory in bytes.
818  * @param[in] obj_cb
819  *   Callback function to be executed for each populated object.
820  * @param[in] obj_cb_arg
821  *   An opaque pointer passed to the callback function.
822  * @return
823  *   The number of objects added on success.
824  *   On error, no objects are populated and a negative errno is returned.
825  */
826 int rte_mempool_ops_populate(struct rte_mempool *mp, unsigned int max_objs,
827                              void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
828                              rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb,
829                              void *obj_cb_arg);
830
831 /**
832  * Wrapper for mempool_ops get_info callback.
833  *
834  * @param[in] mp
835  *   Pointer to the memory pool.
836  * @param[out] info
837  *   Pointer to the rte_mempool_info structure
838  * @return
839  *   - 0: Success; The mempool driver supports retrieving supplementary
840  *        mempool information
841  *   - -ENOTSUP - doesn't support get_info ops (valid case).
842  */
843 int rte_mempool_ops_get_info(const struct rte_mempool *mp,
844                          struct rte_mempool_info *info);
845
846 /**
847  * @internal wrapper for mempool_ops free callback.
848  *
849  * @param mp
850  *   Pointer to the memory pool.
851  */
852 void
853 rte_mempool_ops_free(struct rte_mempool *mp);
854
855 /**
856  * Set the ops of a mempool.
857  *
858  * This can only be done on a mempool that is not populated, i.e. just after
859  * a call to rte_mempool_create_empty().
860  *
861  * @param mp
862  *   Pointer to the memory pool.
863  * @param name
864  *   Name of the ops structure to use for this mempool.
865  * @param pool_config
866  *   Opaque data that can be passed by the application to the ops functions.
867  * @return
868  *   - 0: Success; the mempool is now using the requested ops functions.
869  *   - -EINVAL - Invalid ops struct name provided.
870  *   - -EEXIST - mempool already has an ops struct assigned.
871  */
872 int
873 rte_mempool_set_ops_byname(struct rte_mempool *mp, const char *name,
874                 void *pool_config);
875
876 /**
877  * Register mempool operations.
878  *
879  * @param ops
880  *   Pointer to an ops structure to register.
881  * @return
882  *   - >=0: Success; return the index of the ops struct in the table.
883  *   - -EINVAL - some missing callbacks while registering ops struct.
884  *   - -ENOSPC - the maximum number of ops structs has been reached.
885  */
886 int rte_mempool_register_ops(const struct rte_mempool_ops *ops);
887
888 /**
889  * Macro to statically register the ops of a mempool handler.
890  * Note that the rte_mempool_register_ops fails silently here when
891  * more than RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX is registered.
892  */
893 #define MEMPOOL_REGISTER_OPS(ops)                               \
894         RTE_INIT(mp_hdlr_init_##ops)                            \
895         {                                                       \
896                 rte_mempool_register_ops(&ops);                 \
897         }
898
899 /**
900  * An object callback function for mempool.
901  *
902  * Used by rte_mempool_create() and rte_mempool_obj_iter().
903  */
904 typedef void (rte_mempool_obj_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
905                 void *opaque, void *obj, unsigned obj_idx);
906 typedef rte_mempool_obj_cb_t rte_mempool_obj_ctor_t; /* compat */
907
908 /**
909  * A memory callback function for mempool.
910  *
911  * Used by rte_mempool_mem_iter().
912  */
913 typedef void (rte_mempool_mem_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
914                 void *opaque, struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
915                 unsigned mem_idx);
916
917 /**
918  * A mempool constructor callback function.
919  *
920  * Arguments are the mempool and the opaque pointer given by the user in
921  * rte_mempool_create().
922  */
923 typedef void (rte_mempool_ctor_t)(struct rte_mempool *, void *);
924
925 /**
926  * Create a new mempool named *name* in memory.
927  *
928  * This function uses ``rte_memzone_reserve()`` to allocate memory. The
929  * pool contains n elements of elt_size. Its size is set to n.
930  *
931  * @param name
932  *   The name of the mempool.
933  * @param n
934  *   The number of elements in the mempool. The optimum size (in terms of
935  *   memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
936  *   n = (2^q - 1).
937  * @param elt_size
938  *   The size of each element.
939  * @param cache_size
940  *   If cache_size is non-zero, the rte_mempool library will try to
941  *   limit the accesses to the common lockless pool, by maintaining a
942  *   per-lcore object cache. This argument must be lower or equal to
943  *   RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE and n / 1.5. It is advised to choose
944  *   cache_size to have "n modulo cache_size == 0": if this is
945  *   not the case, some elements will always stay in the pool and will
946  *   never be used. The access to the per-lcore table is of course
947  *   faster than the multi-producer/consumer pool. The cache can be
948  *   disabled if the cache_size argument is set to 0; it can be useful to
949  *   avoid losing objects in cache.
950  * @param private_data_size
951  *   The size of the private data appended after the mempool
952  *   structure. This is useful for storing some private data after the
953  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
954  * @param mp_init
955  *   A function pointer that is called for initialization of the pool,
956  *   before object initialization. The user can initialize the private
957  *   data in this function if needed. This parameter can be NULL if
958  *   not needed.
959  * @param mp_init_arg
960  *   An opaque pointer to data that can be used in the mempool
961  *   constructor function.
962  * @param obj_init
963  *   A function pointer that is called for each object at
964  *   initialization of the pool. The user can set some meta data in
965  *   objects if needed. This parameter can be NULL if not needed.
966  *   The obj_init() function takes the mempool pointer, the init_arg,
967  *   the object pointer and the object number as parameters.
968  * @param obj_init_arg
969  *   An opaque pointer to data that can be used as an argument for
970  *   each call to the object constructor function.
971  * @param socket_id
972  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
973  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
974  *   constraint for the reserved zone.
975  * @param flags
976  *   The *flags* arguments is an OR of following flags:
977  *   - MEMPOOL_F_NO_SPREAD: By default, objects addresses are spread
978  *     between channels in RAM: the pool allocator will add padding
979  *     between objects depending on the hardware configuration. See
980  *     Memory alignment constraints for details. If this flag is set,
981  *     the allocator will just align them to a cache line.
982  *   - MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN: By default, the returned objects are
983  *     cache-aligned. This flag removes this constraint, and no
984  *     padding will be present between objects. This flag implies
985  *     MEMPOOL_F_NO_SPREAD.
986  *   - MEMPOOL_F_SP_PUT: If this flag is set, the default behavior
987  *     when using rte_mempool_put() or rte_mempool_put_bulk() is
988  *     "single-producer". Otherwise, it is "multi-producers".
989  *   - MEMPOOL_F_SC_GET: If this flag is set, the default behavior
990  *     when using rte_mempool_get() or rte_mempool_get_bulk() is
991  *     "single-consumer". Otherwise, it is "multi-consumers".
992  *   - MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG: If set, allocated objects won't
993  *     necessarily be contiguous in IO memory.
994  * @return
995  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
996  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
997  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
998  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
999  *    - EINVAL - cache size provided is too large
1000  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
1001  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
1002  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
1003  */
1004 struct rte_mempool *
1005 rte_mempool_create(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
1006                    unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
1007                    rte_mempool_ctor_t *mp_init, void *mp_init_arg,
1008                    rte_mempool_obj_cb_t *obj_init, void *obj_init_arg,
1009                    int socket_id, unsigned flags);
1010
1011 /**
1012  * Create an empty mempool
1013  *
1014  * The mempool is allocated and initialized, but it is not populated: no
1015  * memory is allocated for the mempool elements. The user has to call
1016  * rte_mempool_populate_*() to add memory chunks to the pool. Once
1017  * populated, the user may also want to initialize each object with
1018  * rte_mempool_obj_iter().
1019  *
1020  * @param name
1021  *   The name of the mempool.
1022  * @param n
1023  *   The maximum number of elements that can be added in the mempool.
1024  *   The optimum size (in terms of memory usage) for a mempool is when n
1025  *   is a power of two minus one: n = (2^q - 1).
1026  * @param elt_size
1027  *   The size of each element.
1028  * @param cache_size
1029  *   Size of the cache. See rte_mempool_create() for details.
1030  * @param private_data_size
1031  *   The size of the private data appended after the mempool
1032  *   structure. This is useful for storing some private data after the
1033  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
1034  * @param socket_id
1035  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
1036  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
1037  *   constraint for the reserved zone.
1038  * @param flags
1039  *   Flags controlling the behavior of the mempool. See
1040  *   rte_mempool_create() for details.
1041  * @return
1042  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
1043  *   with rte_errno set appropriately. See rte_mempool_create() for details.
1044  */
1045 struct rte_mempool *
1046 rte_mempool_create_empty(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
1047         unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
1048         int socket_id, unsigned flags);
1049 /**
1050  * Free a mempool
1051  *
1052  * Unlink the mempool from global list, free the memory chunks, and all
1053  * memory referenced by the mempool. The objects must not be used by
1054  * other cores as they will be freed.
1055  *
1056  * @param mp
1057  *   A pointer to the mempool structure.
1058  */
1059 void
1060 rte_mempool_free(struct rte_mempool *mp);
1061
1062 /**
1063  * Add physically contiguous memory for objects in the pool at init
1064  *
1065  * Add a virtually and physically contiguous memory chunk in the pool
1066  * where objects can be instantiated.
1067  *
1068  * If the given IO address is unknown (iova = RTE_BAD_IOVA),
1069  * the chunk doesn't need to be physically contiguous (only virtually),
1070  * and allocated objects may span two pages.
1071  *
1072  * @param mp
1073  *   A pointer to the mempool structure.
1074  * @param vaddr
1075  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
1076  * @param iova
1077  *   The IO address
1078  * @param len
1079  *   The length of memory in bytes.
1080  * @param free_cb
1081  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
1082  * @param opaque
1083  *   An opaque argument passed to free_cb.
1084  * @return
1085  *   The number of objects added on success (strictly positive).
1086  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1087  *   mempool the following code is returned:
1088  *     (0): not enough room in chunk for one object.
1089  *     (-ENOSPC): mempool is already populated.
1090  *     (-ENOMEM): allocation failure.
1091  */
1092 int rte_mempool_populate_iova(struct rte_mempool *mp, char *vaddr,
1093         rte_iova_t iova, size_t len, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
1094         void *opaque);
1095
1096 /**
1097  * Add virtually contiguous memory for objects in the pool at init
1098  *
1099  * Add a virtually contiguous memory chunk in the pool where objects can
1100  * be instantiated.
1101  *
1102  * @param mp
1103  *   A pointer to the mempool structure.
1104  * @param addr
1105  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
1106  * @param len
1107  *   The length of memory in bytes.
1108  * @param pg_sz
1109  *   The size of memory pages in this virtual area.
1110  * @param free_cb
1111  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
1112  * @param opaque
1113  *   An opaque argument passed to free_cb.
1114  * @return
1115  *   The number of objects added on success (strictly positive).
1116  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1117  *   mempool the following code is returned:
1118  *     (0): not enough room in chunk for one object.
1119  *     (-ENOSPC): mempool is already populated.
1120  *     (-ENOMEM): allocation failure.
1121  */
1122 int
1123 rte_mempool_populate_virt(struct rte_mempool *mp, char *addr,
1124         size_t len, size_t pg_sz, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
1125         void *opaque);
1126
1127 /**
1128  * Add memory for objects in the pool at init
1129  *
1130  * This is the default function used by rte_mempool_create() to populate
1131  * the mempool. It adds memory allocated using rte_memzone_reserve().
1132  *
1133  * @param mp
1134  *   A pointer to the mempool structure.
1135  * @return
1136  *   The number of objects added on success.
1137  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1138  *   mempool and a negative errno is returned.
1139  */
1140 int rte_mempool_populate_default(struct rte_mempool *mp);
1141
1142 /**
1143  * Add memory from anonymous mapping for objects in the pool at init
1144  *
1145  * This function mmap an anonymous memory zone that is locked in
1146  * memory to store the objects of the mempool.
1147  *
1148  * @param mp
1149  *   A pointer to the mempool structure.
1150  * @return
1151  *   The number of objects added on success.
1152  *   On error, 0 is returned, rte_errno is set, and the chunk is not added in
1153  *   the memory list of the mempool.
1154  */
1155 int rte_mempool_populate_anon(struct rte_mempool *mp);
1156
1157 /**
1158  * Call a function for each mempool element
1159  *
1160  * Iterate across all objects attached to a rte_mempool and call the
1161  * callback function on it.
1162  *
1163  * @param mp
1164  *   A pointer to an initialized mempool.
1165  * @param obj_cb
1166  *   A function pointer that is called for each object.
1167  * @param obj_cb_arg
1168  *   An opaque pointer passed to the callback function.
1169  * @return
1170  *   Number of objects iterated.
1171  */
1172 uint32_t rte_mempool_obj_iter(struct rte_mempool *mp,
1173         rte_mempool_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
1174
1175 /**
1176  * Call a function for each mempool memory chunk
1177  *
1178  * Iterate across all memory chunks attached to a rte_mempool and call
1179  * the callback function on it.
1180  *
1181  * @param mp
1182  *   A pointer to an initialized mempool.
1183  * @param mem_cb
1184  *   A function pointer that is called for each memory chunk.
1185  * @param mem_cb_arg
1186  *   An opaque pointer passed to the callback function.
1187  * @return
1188  *   Number of memory chunks iterated.
1189  */
1190 uint32_t rte_mempool_mem_iter(struct rte_mempool *mp,
1191         rte_mempool_mem_cb_t *mem_cb, void *mem_cb_arg);
1192
1193 /**
1194  * Dump the status of the mempool to a file.
1195  *
1196  * @param f
1197  *   A pointer to a file for output
1198  * @param mp
1199  *   A pointer to the mempool structure.
1200  */
1201 void rte_mempool_dump(FILE *f, struct rte_mempool *mp);
1202
1203 /**
1204  * Create a user-owned mempool cache.
1205  *
1206  * This can be used by unregistered non-EAL threads to enable caching when they
1207  * interact with a mempool.
1208  *
1209  * @param size
1210  *   The size of the mempool cache. See rte_mempool_create()'s cache_size
1211  *   parameter description for more information. The same limits and
1212  *   considerations apply here too.
1213  * @param socket_id
1214  *   The socket identifier in the case of NUMA. The value can be
1215  *   SOCKET_ID_ANY if there is no NUMA constraint for the reserved zone.
1216  */
1217 struct rte_mempool_cache *
1218 rte_mempool_cache_create(uint32_t size, int socket_id);
1219
1220 /**
1221  * Free a user-owned mempool cache.
1222  *
1223  * @param cache
1224  *   A pointer to the mempool cache.
1225  */
1226 void
1227 rte_mempool_cache_free(struct rte_mempool_cache *cache);
1228
1229 /**
1230  * Get a pointer to the per-lcore default mempool cache.
1231  *
1232  * @param mp
1233  *   A pointer to the mempool structure.
1234  * @param lcore_id
1235  *   The logical core id.
1236  * @return
1237  *   A pointer to the mempool cache or NULL if disabled or unregistered non-EAL
1238  *   thread.
1239  */
1240 static __rte_always_inline struct rte_mempool_cache *
1241 rte_mempool_default_cache(struct rte_mempool *mp, unsigned lcore_id)
1242 {
1243         if (mp->cache_size == 0)
1244                 return NULL;
1245
1246         if (lcore_id >= RTE_MAX_LCORE)
1247                 return NULL;
1248
1249         rte_mempool_trace_default_cache(mp, lcore_id,
1250                 &mp->local_cache[lcore_id]);
1251         return &mp->local_cache[lcore_id];
1252 }
1253
1254 /**
1255  * Flush a user-owned mempool cache to the specified mempool.
1256  *
1257  * @param cache
1258  *   A pointer to the mempool cache.
1259  * @param mp
1260  *   A pointer to the mempool.
1261  */
1262 static __rte_always_inline void
1263 rte_mempool_cache_flush(struct rte_mempool_cache *cache,
1264                         struct rte_mempool *mp)
1265 {
1266         if (cache == NULL)
1267                 cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1268         if (cache == NULL || cache->len == 0)
1269                 return;
1270         rte_mempool_trace_cache_flush(cache, mp);
1271         rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, cache->objs, cache->len);
1272         cache->len = 0;
1273 }
1274
1275 /**
1276  * @internal Put several objects back in the mempool; used internally.
1277  * @param mp
1278  *   A pointer to the mempool structure.
1279  * @param obj_table
1280  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1281  * @param n
1282  *   The number of objects to store back in the mempool, must be strictly
1283  *   positive.
1284  * @param cache
1285  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1286  */
1287 static __rte_always_inline void
1288 __mempool_generic_put(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1289                       unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1290 {
1291         void **cache_objs;
1292
1293         /* increment stat now, adding in mempool always success */
1294         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_bulk, 1);
1295         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_objs, n);
1296
1297         /* No cache provided or if put would overflow mem allocated for cache */
1298         if (unlikely(cache == NULL || n > RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE))
1299                 goto ring_enqueue;
1300
1301         cache_objs = &cache->objs[cache->len];
1302
1303         /*
1304          * The cache follows the following algorithm
1305          *   1. Add the objects to the cache
1306          *   2. Anything greater than the cache min value (if it crosses the
1307          *   cache flush threshold) is flushed to the ring.
1308          */
1309
1310         /* Add elements back into the cache */
1311         rte_memcpy(&cache_objs[0], obj_table, sizeof(void *) * n);
1312
1313         cache->len += n;
1314
1315         if (cache->len >= cache->flushthresh) {
1316                 rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, &cache->objs[cache->size],
1317                                 cache->len - cache->size);
1318                 cache->len = cache->size;
1319         }
1320
1321         return;
1322
1323 ring_enqueue:
1324
1325         /* push remaining objects in ring */
1326 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1327         if (rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n) < 0)
1328                 rte_panic("cannot put objects in mempool\n");
1329 #else
1330         rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n);
1331 #endif
1332 }
1333
1334
1335 /**
1336  * Put several objects back in the mempool.
1337  *
1338  * @param mp
1339  *   A pointer to the mempool structure.
1340  * @param obj_table
1341  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1342  * @param n
1343  *   The number of objects to add in the mempool from the obj_table.
1344  * @param cache
1345  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1346  */
1347 static __rte_always_inline void
1348 rte_mempool_generic_put(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1349                         unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1350 {
1351         rte_mempool_trace_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1352         __mempool_check_cookies(mp, obj_table, n, 0);
1353         __mempool_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1354 }
1355
1356 /**
1357  * Put several objects back in the mempool.
1358  *
1359  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1360  * version depending on the default behavior that was specified at
1361  * mempool creation time (see flags).
1362  *
1363  * @param mp
1364  *   A pointer to the mempool structure.
1365  * @param obj_table
1366  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1367  * @param n
1368  *   The number of objects to add in the mempool from obj_table.
1369  */
1370 static __rte_always_inline void
1371 rte_mempool_put_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1372                      unsigned int n)
1373 {
1374         struct rte_mempool_cache *cache;
1375         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1376         rte_mempool_trace_put_bulk(mp, obj_table, n, cache);
1377         rte_mempool_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1378 }
1379
1380 /**
1381  * Put one object back in the mempool.
1382  *
1383  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1384  * version depending on the default behavior that was specified at
1385  * mempool creation time (see flags).
1386  *
1387  * @param mp
1388  *   A pointer to the mempool structure.
1389  * @param obj
1390  *   A pointer to the object to be added.
1391  */
1392 static __rte_always_inline void
1393 rte_mempool_put(struct rte_mempool *mp, void *obj)
1394 {
1395         rte_mempool_put_bulk(mp, &obj, 1);
1396 }
1397
1398 /**
1399  * @internal Get several objects from the mempool; used internally.
1400  * @param mp
1401  *   A pointer to the mempool structure.
1402  * @param obj_table
1403  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1404  * @param n
1405  *   The number of objects to get, must be strictly positive.
1406  * @param cache
1407  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1408  * @return
1409  *   - >=0: Success; number of objects supplied.
1410  *   - <0: Error; code of ring dequeue function.
1411  */
1412 static __rte_always_inline int
1413 __mempool_generic_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_table,
1414                       unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1415 {
1416         int ret;
1417         uint32_t index, len;
1418         void **cache_objs;
1419
1420         /* No cache provided or cannot be satisfied from cache */
1421         if (unlikely(cache == NULL || n >= cache->size))
1422                 goto ring_dequeue;
1423
1424         cache_objs = cache->objs;
1425
1426         /* Can this be satisfied from the cache? */
1427         if (cache->len < n) {
1428                 /* No. Backfill the cache first, and then fill from it */
1429                 uint32_t req = n + (cache->size - cache->len);
1430
1431                 /* How many do we require i.e. number to fill the cache + the request */
1432                 ret = rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp,
1433                         &cache->objs[cache->len], req);
1434                 if (unlikely(ret < 0)) {
1435                         /*
1436                          * In the off chance that we are buffer constrained,
1437                          * where we are not able to allocate cache + n, go to
1438                          * the ring directly. If that fails, we are truly out of
1439                          * buffers.
1440                          */
1441                         goto ring_dequeue;
1442                 }
1443
1444                 cache->len += req;
1445         }
1446
1447         /* Now fill in the response ... */
1448         for (index = 0, len = cache->len - 1; index < n; ++index, len--, obj_table++)
1449                 *obj_table = cache_objs[len];
1450
1451         cache->len -= n;
1452
1453         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_bulk, 1);
1454         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_objs, n);
1455
1456         return 0;
1457
1458 ring_dequeue:
1459
1460         /* get remaining objects from ring */
1461         ret = rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp, obj_table, n);
1462
1463         if (ret < 0) {
1464                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_bulk, 1);
1465                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_objs, n);
1466         } else {
1467                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_bulk, 1);
1468                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_objs, n);
1469         }
1470
1471         return ret;
1472 }
1473
1474 /**
1475  * Get several objects from the mempool.
1476  *
1477  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1478  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1479  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1480  * lcores are full.
1481  *
1482  * @param mp
1483  *   A pointer to the mempool structure.
1484  * @param obj_table
1485  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1486  * @param n
1487  *   The number of objects to get from mempool to obj_table.
1488  * @param cache
1489  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1490  * @return
1491  *   - 0: Success; objects taken.
1492  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1493  */
1494 static __rte_always_inline int
1495 rte_mempool_generic_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_table,
1496                         unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1497 {
1498         int ret;
1499         ret = __mempool_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1500         if (ret == 0)
1501                 __mempool_check_cookies(mp, obj_table, n, 1);
1502         rte_mempool_trace_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1503         return ret;
1504 }
1505
1506 /**
1507  * Get several objects from the mempool.
1508  *
1509  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1510  * version, depending on the default behaviour that was specified at
1511  * mempool creation time (see flags).
1512  *
1513  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1514  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1515  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1516  * lcores are full.
1517  *
1518  * @param mp
1519  *   A pointer to the mempool structure.
1520  * @param obj_table
1521  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1522  * @param n
1523  *   The number of objects to get from the mempool to obj_table.
1524  * @return
1525  *   - 0: Success; objects taken
1526  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1527  */
1528 static __rte_always_inline int
1529 rte_mempool_get_bulk(struct rte_mempool *mp, void **obj_table, unsigned int n)
1530 {
1531         struct rte_mempool_cache *cache;
1532         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1533         rte_mempool_trace_get_bulk(mp, obj_table, n, cache);
1534         return rte_mempool_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1535 }
1536
1537 /**
1538  * Get one object from the mempool.
1539  *
1540  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1541  * version, depending on the default behavior that was specified at
1542  * mempool creation (see flags).
1543  *
1544  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1545  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1546  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1547  * lcores are full.
1548  *
1549  * @param mp
1550  *   A pointer to the mempool structure.
1551  * @param obj_p
1552  *   A pointer to a void * pointer (object) that will be filled.
1553  * @return
1554  *   - 0: Success; objects taken.
1555  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1556  */
1557 static __rte_always_inline int
1558 rte_mempool_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_p)
1559 {
1560         return rte_mempool_get_bulk(mp, obj_p, 1);
1561 }
1562
1563 /**
1564  * Get a contiguous blocks of objects from the mempool.
1565  *
1566  * If cache is enabled, consider to flush it first, to reuse objects
1567  * as soon as possible.
1568  *
1569  * The application should check that the driver supports the operation
1570  * by calling rte_mempool_ops_get_info() and checking that `contig_block_size`
1571  * is not zero.
1572  *
1573  * @param mp
1574  *   A pointer to the mempool structure.
1575  * @param first_obj_table
1576  *   A pointer to a pointer to the first object in each block.
1577  * @param n
1578  *   The number of blocks to get from mempool.
1579  * @return
1580  *   - 0: Success; blocks taken.
1581  *   - -ENOBUFS: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1582  *   - -EOPNOTSUPP: The mempool driver does not support block dequeue
1583  */
1584 static __rte_always_inline int
1585 rte_mempool_get_contig_blocks(struct rte_mempool *mp,
1586                               void **first_obj_table, unsigned int n)
1587 {
1588         int ret;
1589
1590         ret = rte_mempool_ops_dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
1591         if (ret == 0) {
1592                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_bulk, 1);
1593                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_blks, n);
1594                 __mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table, n,
1595                                                       1);
1596         } else {
1597                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_bulk, 1);
1598                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_blks, n);
1599         }
1600
1601         rte_mempool_trace_get_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
1602         return ret;
1603 }
1604
1605 /**
1606  * Return the number of entries in the mempool.
1607  *
1608  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1609  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1610  * debug purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1611  *
1612  * @param mp
1613  *   A pointer to the mempool structure.
1614  * @return
1615  *   The number of entries in the mempool.
1616  */
1617 unsigned int rte_mempool_avail_count(const struct rte_mempool *mp);
1618
1619 /**
1620  * Return the number of elements which have been allocated from the mempool
1621  *
1622  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1623  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1624  * debug purposes.
1625  *
1626  * @param mp
1627  *   A pointer to the mempool structure.
1628  * @return
1629  *   The number of free entries in the mempool.
1630  */
1631 unsigned int
1632 rte_mempool_in_use_count(const struct rte_mempool *mp);
1633
1634 /**
1635  * Test if the mempool is full.
1636  *
1637  * When cache is enabled, this function has to browse the length of all
1638  * lcores, so it should not be used in a data path, but only for debug
1639  * purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1640  *
1641  * @param mp
1642  *   A pointer to the mempool structure.
1643  * @return
1644  *   - 1: The mempool is full.
1645  *   - 0: The mempool is not full.
1646  */
1647 static inline int
1648 rte_mempool_full(const struct rte_mempool *mp)
1649 {
1650         return rte_mempool_avail_count(mp) == mp->size;
1651 }
1652
1653 /**
1654  * Test if the mempool is empty.
1655  *
1656  * When cache is enabled, this function has to browse the length of all
1657  * lcores, so it should not be used in a data path, but only for debug
1658  * purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1659  *
1660  * @param mp
1661  *   A pointer to the mempool structure.
1662  * @return
1663  *   - 1: The mempool is empty.
1664  *   - 0: The mempool is not empty.
1665  */
1666 static inline int
1667 rte_mempool_empty(const struct rte_mempool *mp)
1668 {
1669         return rte_mempool_avail_count(mp) == 0;
1670 }
1671
1672 /**
1673  * Return the IO address of elt, which is an element of the pool mp.
1674  *
1675  * @param elt
1676  *   A pointer (virtual address) to the element of the pool.
1677  * @return
1678  *   The IO address of the elt element.
1679  *   If the mempool was created with MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG, the
1680  *   returned value is RTE_BAD_IOVA.
1681  */
1682 static inline rte_iova_t
1683 rte_mempool_virt2iova(const void *elt)
1684 {
1685         const struct rte_mempool_objhdr *hdr;
1686         hdr = (const struct rte_mempool_objhdr *)RTE_PTR_SUB(elt,
1687                 sizeof(*hdr));
1688         return hdr->iova;
1689 }
1690
1691 /**
1692  * Check the consistency of mempool objects.
1693  *
1694  * Verify the coherency of fields in the mempool structure. Also check
1695  * that the cookies of mempool objects (even the ones that are not
1696  * present in pool) have a correct value. If not, a panic will occur.
1697  *
1698  * @param mp
1699  *   A pointer to the mempool structure.
1700  */
1701 void rte_mempool_audit(struct rte_mempool *mp);
1702
1703 /**
1704  * Return a pointer to the private data in an mempool structure.
1705  *
1706  * @param mp
1707  *   A pointer to the mempool structure.
1708  * @return
1709  *   A pointer to the private data.
1710  */
1711 static inline void *rte_mempool_get_priv(struct rte_mempool *mp)
1712 {
1713         return (char *)mp +
1714                 MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, mp->cache_size);
1715 }
1716
1717 /**
1718  * Dump the status of all mempools on the console
1719  *
1720  * @param f
1721  *   A pointer to a file for output
1722  */
1723 void rte_mempool_list_dump(FILE *f);
1724
1725 /**
1726  * Search a mempool from its name
1727  *
1728  * @param name
1729  *   The name of the mempool.
1730  * @return
1731  *   The pointer to the mempool matching the name, or NULL if not found.
1732  *   NULL on error
1733  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
1734  *    - ENOENT - required entry not available to return.
1735  *
1736  */
1737 struct rte_mempool *rte_mempool_lookup(const char *name);
1738
1739 /**
1740  * Get the header, trailer and total size of a mempool element.
1741  *
1742  * Given a desired size of the mempool element and mempool flags,
1743  * calculates header, trailer, body and total sizes of the mempool object.
1744  *
1745  * @param elt_size
1746  *   The size of each element, without header and trailer.
1747  * @param flags
1748  *   The flags used for the mempool creation.
1749  *   Consult rte_mempool_create() for more information about possible values.
1750  *   The size of each element.
1751  * @param sz
1752  *   The calculated detailed size the mempool object. May be NULL.
1753  * @return
1754  *   Total size of the mempool object.
1755  */
1756 uint32_t rte_mempool_calc_obj_size(uint32_t elt_size, uint32_t flags,
1757         struct rte_mempool_objsz *sz);
1758
1759 /**
1760  * Walk list of all memory pools
1761  *
1762  * @param func
1763  *   Iterator function
1764  * @param arg
1765  *   Argument passed to iterator
1766  */
1767 void rte_mempool_walk(void (*func)(struct rte_mempool *, void *arg),
1768                       void *arg);
1769
1770 /**
1771  * @internal Get page size used for mempool object allocation.
1772  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
1773  */
1774 int
1775 rte_mempool_get_page_size(struct rte_mempool *mp, size_t *pg_sz);
1776
1777 #ifdef __cplusplus
1778 }
1779 #endif
1780
1781 #endif /* _RTE_MEMPOOL_H_ */