common/mlx5: remove inclusion of Verbs header files
[dpdk.git] / drivers / net / mlx5 / mlx5_mr.c
index fdf7b3e..dbcf0aa 100644 (file)
  * Copyright 2016 Mellanox Technologies, Ltd
  */
 
-#ifdef PEDANTIC
-#pragma GCC diagnostic ignored "-Wpedantic"
-#endif
-#include <infiniband/verbs.h>
-#ifdef PEDANTIC
-#pragma GCC diagnostic error "-Wpedantic"
-#endif
-
+#include <rte_eal_memconfig.h>
 #include <rte_mempool.h>
 #include <rte_malloc.h>
+#include <rte_rwlock.h>
+#include <rte_bus_pci.h>
+
+#include <mlx5_common_mp.h>
+#include <mlx5_common_mr.h>
 
 #include "mlx5.h"
+#include "mlx5_mr.h"
 #include "mlx5_rxtx.h"
-#include "mlx5_glue.h"
 
-struct mlx5_check_mempool_data {
+struct mr_find_contig_memsegs_data {
+       uintptr_t addr;
+       uintptr_t start;
+       uintptr_t end;
+       const struct rte_memseg_list *msl;
+};
+
+struct mr_update_mp_data {
+       struct rte_eth_dev *dev;
+       struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl;
        int ret;
-       char *start;
-       char *end;
 };
 
-/* Called by mlx5_check_mempool() when iterating the memory chunks. */
+/**
+ * Callback for memory free event. Iterate freed memsegs and check whether it
+ * belongs to an existing MR. If found, clear the bit from bitmap of MR. As a
+ * result, the MR would be fragmented. If it becomes empty, the MR will be freed
+ * later by mlx5_mr_garbage_collect(). Even if this callback is called from a
+ * secondary process, the garbage collector will be called in primary process
+ * as the secondary process can't call mlx5_mr_create().
+ *
+ * The global cache must be rebuilt if there's any change and this event has to
+ * be propagated to dataplane threads to flush the local caches.
+ *
+ * @param sh
+ *   Pointer to the Ethernet device shared context.
+ * @param addr
+ *   Address of freed memory.
+ * @param len
+ *   Size of freed memory.
+ */
 static void
-mlx5_check_mempool_cb(struct rte_mempool *mp __rte_unused,
-                     void *opaque, struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
-                     unsigned int mem_idx __rte_unused)
+mlx5_mr_mem_event_free_cb(struct mlx5_dev_ctx_shared *sh,
+                         const void *addr, size_t len)
 {
-       struct mlx5_check_mempool_data *data = opaque;
+       const struct rte_memseg_list *msl;
+       struct mlx5_mr *mr;
+       int ms_n;
+       int i;
+       int rebuild = 0;
 
-       /* It already failed, skip the next chunks. */
-       if (data->ret != 0)
-               return;
-       /* It is the first chunk. */
-       if (data->start == NULL && data->end == NULL) {
-               data->start = memhdr->addr;
-               data->end = data->start + memhdr->len;
-               return;
+       DEBUG("device %s free callback: addr=%p, len=%zu",
+             sh->ibdev_name, addr, len);
+       msl = rte_mem_virt2memseg_list(addr);
+       /* addr and len must be page-aligned. */
+       MLX5_ASSERT((uintptr_t)addr ==
+                   RTE_ALIGN((uintptr_t)addr, msl->page_sz));
+       MLX5_ASSERT(len == RTE_ALIGN(len, msl->page_sz));
+       ms_n = len / msl->page_sz;
+       rte_rwlock_write_lock(&sh->share_cache.rwlock);
+       /* Clear bits of freed memsegs from MR. */
+       for (i = 0; i < ms_n; ++i) {
+               const struct rte_memseg *ms;
+               struct mr_cache_entry entry;
+               uintptr_t start;
+               int ms_idx;
+               uint32_t pos;
+
+               /* Find MR having this memseg. */
+               start = (uintptr_t)addr + i * msl->page_sz;
+               mr = mlx5_mr_lookup_list(&sh->share_cache, &entry, start);
+               if (mr == NULL)
+                       continue;
+               MLX5_ASSERT(mr->msl); /* Can't be external memory. */
+               ms = rte_mem_virt2memseg((void *)start, msl);
+               MLX5_ASSERT(ms != NULL);
+               MLX5_ASSERT(msl->page_sz == ms->hugepage_sz);
+               ms_idx = rte_fbarray_find_idx(&msl->memseg_arr, ms);
+               pos = ms_idx - mr->ms_base_idx;
+               MLX5_ASSERT(rte_bitmap_get(mr->ms_bmp, pos));
+               MLX5_ASSERT(pos < mr->ms_bmp_n);
+               DEBUG("device %s MR(%p): clear bitmap[%u] for addr %p",
+                     sh->ibdev_name, (void *)mr, pos, (void *)start);
+               rte_bitmap_clear(mr->ms_bmp, pos);
+               if (--mr->ms_n == 0) {
+                       LIST_REMOVE(mr, mr);
+                       LIST_INSERT_HEAD(&sh->share_cache.mr_free_list, mr, mr);
+                       DEBUG("device %s remove MR(%p) from list",
+                             sh->ibdev_name, (void *)mr);
+               }
+               /*
+                * MR is fragmented or will be freed. the global cache must be
+                * rebuilt.
+                */
+               rebuild = 1;
        }
-       if (data->end == memhdr->addr) {
-               data->end += memhdr->len;
-               return;
+       if (rebuild) {
+               mlx5_mr_rebuild_cache(&sh->share_cache);
+               /*
+                * Flush local caches by propagating invalidation across cores.
+                * rte_smp_wmb() is enough to synchronize this event. If one of
+                * freed memsegs is seen by other core, that means the memseg
+                * has been allocated by allocator, which will come after this
+                * free call. Therefore, this store instruction (incrementing
+                * generation below) will be guaranteed to be seen by other core
+                * before the core sees the newly allocated memory.
+                */
+               ++sh->share_cache.dev_gen;
+               DEBUG("broadcasting local cache flush, gen=%d",
+                     sh->share_cache.dev_gen);
+               rte_smp_wmb();
        }
-       if (data->start == (char *)memhdr->addr + memhdr->len) {
-               data->start -= memhdr->len;
-               return;
+       rte_rwlock_write_unlock(&sh->share_cache.rwlock);
+}
+
+/**
+ * Callback for memory event. This can be called from both primary and secondary
+ * process.
+ *
+ * @param event_type
+ *   Memory event type.
+ * @param addr
+ *   Address of memory.
+ * @param len
+ *   Size of memory.
+ */
+void
+mlx5_mr_mem_event_cb(enum rte_mem_event event_type, const void *addr,
+                    size_t len, void *arg __rte_unused)
+{
+       struct mlx5_dev_ctx_shared *sh;
+       struct mlx5_dev_list *dev_list = &mlx5_shared_data->mem_event_cb_list;
+
+       /* Must be called from the primary process. */
+       MLX5_ASSERT(rte_eal_process_type() == RTE_PROC_PRIMARY);
+       switch (event_type) {
+       case RTE_MEM_EVENT_FREE:
+               rte_rwlock_write_lock(&mlx5_shared_data->mem_event_rwlock);
+               /* Iterate all the existing mlx5 devices. */
+               LIST_FOREACH(sh, dev_list, mem_event_cb)
+                       mlx5_mr_mem_event_free_cb(sh, addr, len);
+               rte_rwlock_write_unlock(&mlx5_shared_data->mem_event_rwlock);
+               break;
+       case RTE_MEM_EVENT_ALLOC:
+       default:
+               break;
        }
-       /* Error, mempool is not virtually contiguous. */
-       data->ret = -1;
 }
 
 /**
- * Check if a mempool can be used: it must be virtually contiguous.
+ * Bottom-half of LKey search on Rx.
  *
- * @param[in] mp
- *   Pointer to memory pool.
- * @param[out] start
- *   Pointer to the start address of the mempool virtual memory area
- * @param[out] end
- *   Pointer to the end address of the mempool virtual memory area
+ * @param rxq
+ *   Pointer to Rx queue structure.
+ * @param addr
+ *   Search key.
  *
  * @return
- *   0 on success (mempool is virtually contiguous), -1 on error.
+ *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
  */
-static int
-mlx5_check_mempool(struct rte_mempool *mp, uintptr_t *start,
-                  uintptr_t *end)
+uint32_t
+mlx5_rx_addr2mr_bh(struct mlx5_rxq_data *rxq, uintptr_t addr)
 {
-       struct mlx5_check_mempool_data data;
+       struct mlx5_rxq_ctrl *rxq_ctrl =
+               container_of(rxq, struct mlx5_rxq_ctrl, rxq);
+       struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl = &rxq->mr_ctrl;
+       struct mlx5_priv *priv = rxq_ctrl->priv;
 
-       memset(&data, 0, sizeof(data));
-       rte_mempool_mem_iter(mp, mlx5_check_mempool_cb, &data);
-       *start = (uintptr_t)data.start;
-       *end = (uintptr_t)data.end;
-       return data.ret;
+       return mlx5_mr_addr2mr_bh(priv->sh->pd, &priv->mp_id,
+                                 &priv->sh->share_cache, mr_ctrl, addr,
+                                 priv->config.mr_ext_memseg_en);
 }
 
 /**
- * Register a Memory Region (MR) <-> Memory Pool (MP) association in
- * txq->mp2mr[]. If mp2mr[] is full, remove an entry first.
+ * Bottom-half of LKey search on Tx.
  *
  * @param txq
- *   Pointer to TX queue structure.
- * @param[in] mp
- *   Memory Pool for which a Memory Region lkey must be returned.
- * @param idx
- *   Index of the next available entry.
+ *   Pointer to Tx queue structure.
+ * @param addr
+ *   Search key.
  *
  * @return
- *   mr on success, NULL on failure and rte_errno is set.
+ *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
  */
-struct mlx5_mr *
-mlx5_txq_mp2mr_reg(struct mlx5_txq_data *txq, struct rte_mempool *mp,
-                  unsigned int idx)
+static uint32_t
+mlx5_tx_addr2mr_bh(struct mlx5_txq_data *txq, uintptr_t addr)
 {
        struct mlx5_txq_ctrl *txq_ctrl =
                container_of(txq, struct mlx5_txq_ctrl, txq);
-       struct rte_eth_dev *dev;
-       struct mlx5_mr *mr;
+       struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl = &txq->mr_ctrl;
+       struct mlx5_priv *priv = txq_ctrl->priv;
 
-       rte_spinlock_lock(&txq_ctrl->priv->mr_lock);
-       /* Add a new entry, register MR first. */
-       DRV_LOG(DEBUG, "port %u discovered new memory pool \"%s\" (%p)",
-               txq_ctrl->priv->dev->data->port_id, mp->name, (void *)mp);
-       dev = txq_ctrl->priv->dev;
-       mr = mlx5_mr_get(dev, mp);
-       if (mr == NULL) {
-               if (rte_eal_process_type() != RTE_PROC_PRIMARY) {
-                       DRV_LOG(DEBUG,
-                               "port %u using unregistered mempool 0x%p(%s)"
-                               " in secondary process, please create mempool"
-                               " before rte_eth_dev_start()",
-                               txq_ctrl->priv->dev->data->port_id,
-                               (void *)mp, mp->name);
-                       rte_spinlock_unlock(&txq_ctrl->priv->mr_lock);
-                       rte_errno = ENOTSUP;
-                       return NULL;
-               }
-               mr = mlx5_mr_new(dev, mp);
-       }
-       if (unlikely(mr == NULL)) {
-               DRV_LOG(DEBUG,
-                       "port %u unable to configure memory region,"
-                       " ibv_reg_mr() failed.",
-                       txq_ctrl->priv->dev->data->port_id);
-               rte_spinlock_unlock(&txq_ctrl->priv->mr_lock);
-               return NULL;
-       }
-       if (unlikely(idx == RTE_DIM(txq->mp2mr))) {
-               /* Table is full, remove oldest entry. */
-               DRV_LOG(DEBUG,
-                       "port %u memory region <-> memory pool table full, "
-                       " dropping oldest entry",
-                       txq_ctrl->priv->dev->data->port_id);
-               --idx;
-               mlx5_mr_release(txq->mp2mr[0]);
-               memmove(&txq->mp2mr[0], &txq->mp2mr[1],
-                       (sizeof(txq->mp2mr) - sizeof(txq->mp2mr[0])));
-       }
-       /* Store the new entry. */
-       txq_ctrl->txq.mp2mr[idx] = mr;
-       DRV_LOG(DEBUG,
-               "port %u new memory region lkey for MP \"%s\" (%p): 0x%08"
-               PRIu32,
-               txq_ctrl->priv->dev->data->port_id, mp->name, (void *)mp,
-               txq_ctrl->txq.mp2mr[idx]->lkey);
-       rte_spinlock_unlock(&txq_ctrl->priv->mr_lock);
-       return mr;
+       return mlx5_mr_addr2mr_bh(priv->sh->pd, &priv->mp_id,
+                                 &priv->sh->share_cache, mr_ctrl, addr,
+                                 priv->config.mr_ext_memseg_en);
 }
 
-struct mlx5_mp2mr_mbuf_check_data {
-       int ret;
-};
-
 /**
- * Callback function for rte_mempool_obj_iter() to check whether a given
- * mempool object looks like a mbuf.
+ * Bottom-half of LKey search on Tx. If it can't be searched in the memseg
+ * list, register the mempool of the mbuf as externally allocated memory.
  *
- * @param[in] mp
- *   The mempool pointer
- * @param[in] arg
- *   Context data (struct txq_mp2mr_mbuf_check_data). Contains the
- *   return value.
- * @param[in] obj
- *   Object address.
- * @param index
- *   Object index, unused.
+ * @param txq
+ *   Pointer to Tx queue structure.
+ * @param mb
+ *   Pointer to mbuf.
+ *
+ * @return
+ *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
  */
-static void
-txq_mp2mr_mbuf_check(struct rte_mempool *mp, void *arg, void *obj,
-       uint32_t index __rte_unused)
+uint32_t
+mlx5_tx_mb2mr_bh(struct mlx5_txq_data *txq, struct rte_mbuf *mb)
 {
-       struct mlx5_mp2mr_mbuf_check_data *data = arg;
-       struct rte_mbuf *buf = obj;
+       uintptr_t addr = (uintptr_t)mb->buf_addr;
+       uint32_t lkey;
 
-       /*
-        * Check whether mbuf structure fits element size and whether mempool
-        * pointer is valid.
-        */
-       if (sizeof(*buf) > mp->elt_size || buf->pool != mp)
-               data->ret = -1;
+       lkey = mlx5_tx_addr2mr_bh(txq, addr);
+       if (lkey == UINT32_MAX && rte_errno == ENXIO) {
+               /* Mempool may have externally allocated memory. */
+               return mlx5_tx_update_ext_mp(txq, addr, mlx5_mb2mp(mb));
+       }
+       return lkey;
 }
 
 /**
- * Iterator function for rte_mempool_walk() to register existing mempools and
- * fill the MP to MR cache of a TX queue.
+ * Called during rte_mempool_mem_iter() by mlx5_mr_update_ext_mp().
+ *
+ * Externally allocated chunk is registered and a MR is created for the chunk.
+ * The MR object is added to the global list. If memseg list of a MR object
+ * (mr->msl) is null, the MR object can be regarded as externally allocated
+ * memory.
  *
- * @param[in] mp
- *   Memory Pool to register.
- * @param *arg
- *   Pointer to TX queue structure.
+ * Once external memory is registered, it should be static. If the memory is
+ * freed and the virtual address range has different physical memory mapped
+ * again, it may cause crash on device due to the wrong translation entry. PMD
+ * can't track the free event of the external memory for now.
  */
-void
-mlx5_mp2mr_iter(struct rte_mempool *mp, void *arg)
+static void
+mlx5_mr_update_ext_mp_cb(struct rte_mempool *mp, void *opaque,
+                        struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
+                        unsigned mem_idx __rte_unused)
 {
-       struct priv *priv = (struct priv *)arg;
-       struct mlx5_mp2mr_mbuf_check_data data = {
-               .ret = 0,
-       };
-       struct mlx5_mr *mr;
+       struct mr_update_mp_data *data = opaque;
+       struct rte_eth_dev *dev = data->dev;
+       struct mlx5_priv *priv = dev->data->dev_private;
+       struct mlx5_dev_ctx_shared *sh = priv->sh;
+       struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl = data->mr_ctrl;
+       struct mlx5_mr *mr = NULL;
+       uintptr_t addr = (uintptr_t)memhdr->addr;
+       size_t len = memhdr->len;
+       struct mr_cache_entry entry;
+       uint32_t lkey;
 
-       /* Register mempool only if the first element looks like a mbuf. */
-       if (rte_mempool_obj_iter(mp, txq_mp2mr_mbuf_check, &data) == 0 ||
-                       data.ret == -1)
+       MLX5_ASSERT(rte_eal_process_type() == RTE_PROC_PRIMARY);
+       /* If already registered, it should return. */
+       rte_rwlock_read_lock(&sh->share_cache.rwlock);
+       lkey = mlx5_mr_lookup_cache(&sh->share_cache, &entry, addr);
+       rte_rwlock_read_unlock(&sh->share_cache.rwlock);
+       if (lkey != UINT32_MAX)
                return;
-       mr = mlx5_mr_get(priv->dev, mp);
-       if (mr) {
-               mlx5_mr_release(mr);
+       DRV_LOG(DEBUG, "port %u register MR for chunk #%d of mempool (%s)",
+               dev->data->port_id, mem_idx, mp->name);
+       mr = mlx5_create_mr_ext(sh->pd, addr, len, mp->socket_id,
+                               sh->share_cache.reg_mr_cb);
+       if (!mr) {
+               DRV_LOG(WARNING,
+                       "port %u unable to allocate a new MR of"
+                       " mempool (%s).",
+                       dev->data->port_id, mp->name);
+               data->ret = -1;
                return;
        }
-       mr = mlx5_mr_new(priv->dev, mp);
-       if (!mr)
-               DRV_LOG(ERR, "port %u cannot create memory region: %s",
-                       priv->dev->data->port_id, strerror(rte_errno));
+       rte_rwlock_write_lock(&sh->share_cache.rwlock);
+       LIST_INSERT_HEAD(&sh->share_cache.mr_list, mr, mr);
+       /* Insert to the global cache table. */
+       mlx5_mr_insert_cache(&sh->share_cache, mr);
+       rte_rwlock_write_unlock(&sh->share_cache.rwlock);
+       /* Insert to the local cache table */
+       mlx5_mr_addr2mr_bh(sh->pd, &priv->mp_id, &sh->share_cache,
+                          mr_ctrl, addr, priv->config.mr_ext_memseg_en);
 }
 
 /**
- * Register a new memory region from the mempool and store it in the memory
- * region list.
+ * Finds the first ethdev that match the pci device.
+ * The existence of multiple ethdev per pci device is only with representors.
+ * On such case, it is enough to get only one of the ports as they all share
+ * the same ibv context.
  *
- * @param dev
- *   Pointer to Ethernet device.
- * @param mp
- *   Pointer to the memory pool to register.
+ * @param pdev
+ *   Pointer to the PCI device.
  *
  * @return
- *   The memory region on success, NULL on failure and rte_errno is set.
+ *   Pointer to the ethdev if found, NULL otherwise.
  */
-struct mlx5_mr *
-mlx5_mr_new(struct rte_eth_dev *dev, struct rte_mempool *mp)
+static struct rte_eth_dev *
+pci_dev_to_eth_dev(struct rte_pci_device *pdev)
 {
-       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
-       const struct rte_memseg *ms;
-       uintptr_t start;
-       uintptr_t end;
+       uint16_t port_id;
+
+       port_id = rte_eth_find_next_of(0, &pdev->device);
+       if (port_id == RTE_MAX_ETHPORTS)
+               return NULL;
+       return &rte_eth_devices[port_id];
+}
+
+/**
+ * DPDK callback to DMA map external memory to a PCI device.
+ *
+ * @param pdev
+ *   Pointer to the PCI device.
+ * @param addr
+ *   Starting virtual address of memory to be mapped.
+ * @param iova
+ *   Starting IOVA address of memory to be mapped.
+ * @param len
+ *   Length of memory segment being mapped.
+ *
+ * @return
+ *   0 on success, negative value on error.
+ */
+int
+mlx5_dma_map(struct rte_pci_device *pdev, void *addr,
+            uint64_t iova __rte_unused, size_t len)
+{
+       struct rte_eth_dev *dev;
        struct mlx5_mr *mr;
+       struct mlx5_priv *priv;
+       struct mlx5_dev_ctx_shared *sh;
 
-       mr = rte_zmalloc_socket(__func__, sizeof(*mr), 0, mp->socket_id);
+       dev = pci_dev_to_eth_dev(pdev);
+       if (!dev) {
+               DRV_LOG(WARNING, "unable to find matching ethdev "
+                                "to PCI device %p", (void *)pdev);
+               rte_errno = ENODEV;
+               return -1;
+       }
+       priv = dev->data->dev_private;
+       sh = priv->sh;
+       mr = mlx5_create_mr_ext(sh->pd, (uintptr_t)addr, len, SOCKET_ID_ANY,
+                               sh->share_cache.reg_mr_cb);
        if (!mr) {
-               DRV_LOG(DEBUG,
-                       "port %u unable to configure memory region,"
-                       " ibv_reg_mr() failed.",
-                       dev->data->port_id);
-               rte_errno = ENOMEM;
-               return NULL;
+               DRV_LOG(WARNING,
+                       "port %u unable to dma map", dev->data->port_id);
+               rte_errno = EINVAL;
+               return -1;
        }
-       if (mlx5_check_mempool(mp, &start, &end) != 0) {
-               DRV_LOG(ERR, "port %u mempool %p: not virtually contiguous",
-                       dev->data->port_id, (void *)mp);
-               rte_errno = ENOMEM;
-               return NULL;
+       rte_rwlock_write_lock(&sh->share_cache.rwlock);
+       LIST_INSERT_HEAD(&sh->share_cache.mr_list, mr, mr);
+       /* Insert to the global cache table. */
+       mlx5_mr_insert_cache(&sh->share_cache, mr);
+       rte_rwlock_write_unlock(&sh->share_cache.rwlock);
+       return 0;
+}
+
+/**
+ * DPDK callback to DMA unmap external memory to a PCI device.
+ *
+ * @param pdev
+ *   Pointer to the PCI device.
+ * @param addr
+ *   Starting virtual address of memory to be unmapped.
+ * @param iova
+ *   Starting IOVA address of memory to be unmapped.
+ * @param len
+ *   Length of memory segment being unmapped.
+ *
+ * @return
+ *   0 on success, negative value on error.
+ */
+int
+mlx5_dma_unmap(struct rte_pci_device *pdev, void *addr,
+              uint64_t iova __rte_unused, size_t len __rte_unused)
+{
+       struct rte_eth_dev *dev;
+       struct mlx5_priv *priv;
+       struct mlx5_dev_ctx_shared *sh;
+       struct mlx5_mr *mr;
+       struct mr_cache_entry entry;
+
+       dev = pci_dev_to_eth_dev(pdev);
+       if (!dev) {
+               DRV_LOG(WARNING, "unable to find matching ethdev "
+                                "to PCI device %p", (void *)pdev);
+               rte_errno = ENODEV;
+               return -1;
        }
-       DRV_LOG(DEBUG, "port %u mempool %p area start=%p end=%p size=%zu",
-               dev->data->port_id, (void *)mp, (void *)start, (void *)end,
-               (size_t)(end - start));
-       /* Save original addresses for exact MR lookup. */
-       mr->start = start;
-       mr->end = end;
-
-       /* Round start and end to page boundary if found in memory segments. */
-       ms = rte_mem_virt2memseg((void *)start, NULL);
-       if (ms != NULL)
-               start = RTE_ALIGN_FLOOR(start, ms->hugepage_sz);
-       ms = rte_mem_virt2memseg((void *)end, NULL);
-       if (ms != NULL)
-               end = RTE_ALIGN_CEIL(end, ms->hugepage_sz);
-
-       DRV_LOG(DEBUG,
-               "port %u mempool %p using start=%p end=%p size=%zu for memory"
-               " region",
-               dev->data->port_id, (void *)mp, (void *)start, (void *)end,
-               (size_t)(end - start));
-       mr->mr = mlx5_glue->reg_mr(priv->pd, (void *)start, end - start,
-                                  IBV_ACCESS_LOCAL_WRITE);
-       if (!mr->mr) {
-               rte_errno = ENOMEM;
-               return NULL;
+       priv = dev->data->dev_private;
+       sh = priv->sh;
+       rte_rwlock_read_lock(&sh->share_cache.rwlock);
+       mr = mlx5_mr_lookup_list(&sh->share_cache, &entry, (uintptr_t)addr);
+       if (!mr) {
+               rte_rwlock_read_unlock(&sh->share_cache.rwlock);
+               DRV_LOG(WARNING, "address 0x%" PRIxPTR " wasn't registered "
+                                "to PCI device %p", (uintptr_t)addr,
+                                (void *)pdev);
+               rte_errno = EINVAL;
+               return -1;
        }
-       mr->mp = mp;
-       mr->lkey = rte_cpu_to_be_32(mr->mr->lkey);
-       rte_atomic32_inc(&mr->refcnt);
-       DRV_LOG(DEBUG, "port %u new memory Region %p refcnt: %d",
-               dev->data->port_id, (void *)mr, rte_atomic32_read(&mr->refcnt));
-       LIST_INSERT_HEAD(&priv->mr, mr, next);
-       return mr;
+       LIST_REMOVE(mr, mr);
+       LIST_INSERT_HEAD(&sh->share_cache.mr_free_list, mr, mr);
+       DEBUG("port %u remove MR(%p) from list", dev->data->port_id,
+             (void *)mr);
+       mlx5_mr_rebuild_cache(&sh->share_cache);
+       /*
+        * Flush local caches by propagating invalidation across cores.
+        * rte_smp_wmb() is enough to synchronize this event. If one of
+        * freed memsegs is seen by other core, that means the memseg
+        * has been allocated by allocator, which will come after this
+        * free call. Therefore, this store instruction (incrementing
+        * generation below) will be guaranteed to be seen by other core
+        * before the core sees the newly allocated memory.
+        */
+       ++sh->share_cache.dev_gen;
+       DEBUG("broadcasting local cache flush, gen=%d",
+             sh->share_cache.dev_gen);
+       rte_smp_wmb();
+       rte_rwlock_read_unlock(&sh->share_cache.rwlock);
+       return 0;
 }
 
 /**
- * Search the memory region object in the memory region list.
+ * Register MR for entire memory chunks in a Mempool having externally allocated
+ * memory and fill in local cache.
  *
  * @param dev
  *   Pointer to Ethernet device.
+ * @param mr_ctrl
+ *   Pointer to per-queue MR control structure.
  * @param mp
- *   Pointer to the memory pool to register.
+ *   Pointer to registering Mempool.
  *
  * @return
- *   The memory region on success.
+ *   0 on success, -1 on failure.
  */
-struct mlx5_mr *
-mlx5_mr_get(struct rte_eth_dev *dev, struct rte_mempool *mp)
+static uint32_t
+mlx5_mr_update_ext_mp(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl,
+                     struct rte_mempool *mp)
 {
-       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
-       struct mlx5_mr *mr;
+       struct mr_update_mp_data data = {
+               .dev = dev,
+               .mr_ctrl = mr_ctrl,
+               .ret = 0,
+       };
 
-       assert(mp);
-       if (LIST_EMPTY(&priv->mr))
-               return NULL;
-       LIST_FOREACH(mr, &priv->mr, next) {
-               if (mr->mp == mp) {
-                       rte_atomic32_inc(&mr->refcnt);
-                       DRV_LOG(DEBUG, "port %u memory region %p refcnt: %d",
-                               dev->data->port_id, (void *)mr,
-                               rte_atomic32_read(&mr->refcnt));
-                       return mr;
-               }
-       }
-       return NULL;
+       rte_mempool_mem_iter(mp, mlx5_mr_update_ext_mp_cb, &data);
+       return data.ret;
 }
 
 /**
- * Release the memory region object.
+ * Register MR entire memory chunks in a Mempool having externally allocated
+ * memory and search LKey of the address to return.
  *
- * @param  mr
- *   Pointer to memory region to release.
+ * @param dev
+ *   Pointer to Ethernet device.
+ * @param addr
+ *   Search key.
+ * @param mp
+ *   Pointer to registering Mempool where addr belongs.
  *
  * @return
- *   1 while a reference on it exists, 0 when freed.
+ *   LKey for address on success, UINT32_MAX on failure.
  */
-int
-mlx5_mr_release(struct mlx5_mr *mr)
+uint32_t
+mlx5_tx_update_ext_mp(struct mlx5_txq_data *txq, uintptr_t addr,
+                     struct rte_mempool *mp)
 {
-       assert(mr);
-       DRV_LOG(DEBUG, "memory region %p refcnt: %d", (void *)mr,
-               rte_atomic32_read(&mr->refcnt));
-       if (rte_atomic32_dec_and_test(&mr->refcnt)) {
-               claim_zero(mlx5_glue->dereg_mr(mr->mr));
-               LIST_REMOVE(mr, next);
-               rte_free(mr);
-               return 0;
+       struct mlx5_txq_ctrl *txq_ctrl =
+               container_of(txq, struct mlx5_txq_ctrl, txq);
+       struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl = &txq->mr_ctrl;
+       struct mlx5_priv *priv = txq_ctrl->priv;
+
+       if (rte_eal_process_type() != RTE_PROC_PRIMARY) {
+               DRV_LOG(WARNING,
+                       "port %u using address (%p) from unregistered mempool"
+                       " having externally allocated memory"
+                       " in secondary process, please create mempool"
+                       " prior to rte_eth_dev_start()",
+                       PORT_ID(priv), (void *)addr);
+               return UINT32_MAX;
        }
-       return 1;
+       mlx5_mr_update_ext_mp(ETH_DEV(priv), mr_ctrl, mp);
+       return mlx5_tx_addr2mr_bh(txq, addr);
+}
+
+/* Called during rte_mempool_mem_iter() by mlx5_mr_update_mp(). */
+static void
+mlx5_mr_update_mp_cb(struct rte_mempool *mp __rte_unused, void *opaque,
+                    struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
+                    unsigned mem_idx __rte_unused)
+{
+       struct mr_update_mp_data *data = opaque;
+       struct rte_eth_dev *dev = data->dev;
+       struct mlx5_priv *priv = dev->data->dev_private;
+
+       uint32_t lkey;
+
+       /* Stop iteration if failed in the previous walk. */
+       if (data->ret < 0)
+               return;
+       /* Register address of the chunk and update local caches. */
+       lkey = mlx5_mr_addr2mr_bh(priv->sh->pd, &priv->mp_id,
+                                 &priv->sh->share_cache, data->mr_ctrl,
+                                 (uintptr_t)memhdr->addr,
+                                 priv->config.mr_ext_memseg_en);
+       if (lkey == UINT32_MAX)
+               data->ret = -1;
 }
 
 /**
- * Verify the flow list is empty
+ * Register entire memory chunks in a Mempool.
  *
  * @param dev
  *   Pointer to Ethernet device.
+ * @param mr_ctrl
+ *   Pointer to per-queue MR control structure.
+ * @param mp
+ *   Pointer to registering Mempool.
  *
  * @return
- *   The number of object not released.
+ *   0 on success, -1 on failure.
  */
 int
-mlx5_mr_verify(struct rte_eth_dev *dev)
+mlx5_mr_update_mp(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl,
+                 struct rte_mempool *mp)
 {
-       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
-       int ret = 0;
-       struct mlx5_mr *mr;
+       struct mr_update_mp_data data = {
+               .dev = dev,
+               .mr_ctrl = mr_ctrl,
+               .ret = 0,
+       };
 
-       LIST_FOREACH(mr, &priv->mr, next) {
-               DRV_LOG(DEBUG, "port %u memory region %p still referenced",
-                       dev->data->port_id, (void *)mr);
-               ++ret;
+       rte_mempool_mem_iter(mp, mlx5_mr_update_mp_cb, &data);
+       if (data.ret < 0 && rte_errno == ENXIO) {
+               /* Mempool may have externally allocated memory. */
+               return mlx5_mr_update_ext_mp(dev, mr_ctrl, mp);
        }
-       return ret;
+       return data.ret;
 }