ring: eliminate duplication of size and mask fields
[dpdk.git] / lib / librte_ring / rte_ring.h
index 4f3e20f..d650215 100644 (file)
@@ -1,7 +1,7 @@
 /*-
  *   BSD LICENSE
  *
- *   Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation. All rights reserved.
+ *   Copyright(c) 2010-2017 Intel Corporation. All rights reserved.
  *   All rights reserved.
  *
  *   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
@@ -100,10 +100,13 @@ extern "C" {
 #include <rte_lcore.h>
 #include <rte_atomic.h>
 #include <rte_branch_prediction.h>
+#include <rte_memzone.h>
+
+#define RTE_TAILQ_RING_NAME "RTE_RING"
 
 enum rte_ring_queue_behavior {
        RTE_RING_QUEUE_FIXED = 0, /* Enq/Deq a fixed number of items from a ring */
-       RTE_RING_QUEUE_VARIABLE   /* Enq/Deq as many items a possible from ring */
+       RTE_RING_QUEUE_VARIABLE   /* Enq/Deq as many items as possible from ring */
 };
 
 #ifdef RTE_LIBRTE_RING_DEBUG
@@ -124,8 +127,32 @@ struct rte_ring_debug_stats {
 } __rte_cache_aligned;
 #endif
 
-#define RTE_RING_NAMESIZE 32 /**< The maximum length of a ring name. */
 #define RTE_RING_MZ_PREFIX "RG_"
+/**< The maximum length of a ring name. */
+#define RTE_RING_NAMESIZE (RTE_MEMZONE_NAMESIZE - \
+                          sizeof(RTE_RING_MZ_PREFIX) + 1)
+
+#ifndef RTE_RING_PAUSE_REP_COUNT
+#define RTE_RING_PAUSE_REP_COUNT 0 /**< Yield after pause num of times, no yield
+                                    *   if RTE_RING_PAUSE_REP not defined. */
+#endif
+
+struct rte_memzone; /* forward declaration, so as not to require memzone.h */
+
+#if RTE_CACHE_LINE_SIZE < 128
+#define PROD_ALIGN (RTE_CACHE_LINE_SIZE * 2)
+#define CONS_ALIGN (RTE_CACHE_LINE_SIZE * 2)
+#else
+#define PROD_ALIGN RTE_CACHE_LINE_SIZE
+#define CONS_ALIGN RTE_CACHE_LINE_SIZE
+#endif
+
+/* structure to hold a pair of head/tail values and other metadata */
+struct rte_ring_headtail {
+       volatile uint32_t head;  /**< Prod/consumer head. */
+       volatile uint32_t tail;  /**< Prod/consumer tail. */
+       uint32_t single;         /**< True if single prod/cons */
+};
 
 /**
  * An RTE ring structure.
@@ -138,39 +165,30 @@ struct rte_ring_debug_stats {
  * a problem.
  */
 struct rte_ring {
-       TAILQ_ENTRY(rte_ring) next;      /**< Next in list. */
-
-       char name[RTE_RING_NAMESIZE];    /**< Name of the ring. */
-       int flags;                       /**< Flags supplied at creation. */
+       /*
+        * Note: this field kept the RTE_MEMZONE_NAMESIZE size due to ABI
+        * compatibility requirements, it could be changed to RTE_RING_NAMESIZE
+        * next time the ABI changes
+        */
+       char name[RTE_MEMZONE_NAMESIZE];    /**< Name of the ring. */
+       int flags;               /**< Flags supplied at creation. */
+       const struct rte_memzone *memzone;
+                       /**< Memzone, if any, containing the rte_ring */
+       uint32_t size;           /**< Size of ring. */
+       uint32_t mask;           /**< Mask (size-1) of ring. */
+       uint32_t watermark;      /**< Max items before EDQUOT in producer. */
 
        /** Ring producer status. */
-       struct prod {
-               uint32_t watermark;      /**< Maximum items before EDQUOT. */
-               uint32_t sp_enqueue;     /**< True, if single producer. */
-               uint32_t size;           /**< Size of ring. */
-               uint32_t mask;           /**< Mask (size-1) of ring. */
-               volatile uint32_t head;  /**< Producer head. */
-               volatile uint32_t tail;  /**< Producer tail. */
-       } prod __rte_cache_aligned;
+       struct rte_ring_headtail prod __rte_aligned(PROD_ALIGN);
 
        /** Ring consumer status. */
-       struct cons {
-               uint32_t sc_dequeue;     /**< True, if single consumer. */
-               uint32_t size;           /**< Size of the ring. */
-               uint32_t mask;           /**< Mask (size-1) of ring. */
-               volatile uint32_t head;  /**< Consumer head. */
-               volatile uint32_t tail;  /**< Consumer tail. */
-#ifdef RTE_RING_SPLIT_PROD_CONS
-       } cons __rte_cache_aligned;
-#else
-       } cons;
-#endif
+       struct rte_ring_headtail cons __rte_aligned(CONS_ALIGN);
 
 #ifdef RTE_LIBRTE_RING_DEBUG
        struct rte_ring_debug_stats stats[RTE_MAX_LCORE];
 #endif
 
-       void * ring[0] __rte_cache_aligned; /**< Memory space of ring starts here.
+       void *ring[] __rte_cache_aligned;   /**< Memory space of ring starts here.
                                             * not volatile so need to be careful
                                             * about compiler re-ordering */
 };
@@ -190,10 +208,12 @@ struct rte_ring {
  *   The number to add to the object-oriented statistics.
  */
 #ifdef RTE_LIBRTE_RING_DEBUG
-#define __RING_STAT_ADD(r, name, n) do {               \
-               unsigned __lcore_id = rte_lcore_id();   \
-               r->stats[__lcore_id].name##_objs += n;  \
-               r->stats[__lcore_id].name##_bulk += 1;  \
+#define __RING_STAT_ADD(r, name, n) do {                        \
+               unsigned __lcore_id = rte_lcore_id();           \
+               if (__lcore_id < RTE_MAX_LCORE) {               \
+                       r->stats[__lcore_id].name##_objs += n;  \
+                       r->stats[__lcore_id].name##_bulk += 1;  \
+               }                                               \
        } while(0)
 #else
 #define __RING_STAT_ADD(r, name, n) do {} while(0)
@@ -286,7 +306,6 @@ int rte_ring_init(struct rte_ring *r, const char *name, unsigned count,
  *    rte_errno set appropriately. Possible errno values include:
  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
- *    - E_RTE_NO_TAILQ - no tailq list could be got for the ring list
  *    - EINVAL - count provided is not a power of 2
  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
@@ -294,6 +313,13 @@ int rte_ring_init(struct rte_ring *r, const char *name, unsigned count,
  */
 struct rte_ring *rte_ring_create(const char *name, unsigned count,
                                 int socket_id, unsigned flags);
+/**
+ * De-allocate all memory used by the ring.
+ *
+ * @param r
+ *   Ring to free
+ */
+void rte_ring_free(struct rte_ring *r);
 
 /**
  * Change the high water mark.
@@ -316,7 +342,7 @@ struct rte_ring *rte_ring_create(const char *name, unsigned count,
 int rte_ring_set_water_mark(struct rte_ring *r, unsigned count);
 
 /**
- * Dump the status of the ring to the console.
+ * Dump the status of the ring to a file.
  *
  * @param f
  *   A pointer to a file for output
@@ -329,7 +355,7 @@ void rte_ring_dump(FILE *f, const struct rte_ring *r);
  * Placed here since identical code needed in both
  * single and multi producer enqueue functions */
 #define ENQUEUE_PTRS() do { \
-       const uint32_t size = r->prod.size; \
+       const uint32_t size = r->size; \
        uint32_t idx = prod_head & mask; \
        if (likely(idx + n < size)) { \
                for (i = 0; i < (n & ((~(unsigned)0x3))); i+=4, idx+=4) { \
@@ -356,7 +382,7 @@ void rte_ring_dump(FILE *f, const struct rte_ring *r);
  * single and multi consumer dequeue functions */
 #define DEQUEUE_PTRS() do { \
        uint32_t idx = cons_head & mask; \
-       const uint32_t size = r->cons.size; \
+       const uint32_t size = r->size; \
        if (likely(idx + n < size)) { \
                for (i = 0; i < (n & (~(unsigned)0x3)); i+=4, idx+=4) {\
                        obj_table[i] = r->ring[idx]; \
@@ -410,10 +436,15 @@ __rte_ring_mp_do_enqueue(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
        uint32_t cons_tail, free_entries;
        const unsigned max = n;
        int success;
-       unsigned i;
-       uint32_t mask = r->prod.mask;
+       unsigned i, rep = 0;
+       uint32_t mask = r->mask;
        int ret;
 
+       /* Avoid the unnecessary cmpset operation below, which is also
+        * potentially harmful when n equals 0. */
+       if (n == 0)
+               return 0;
+
        /* move prod.head atomically */
        do {
                /* Reset n to the initial burst count */
@@ -451,10 +482,10 @@ __rte_ring_mp_do_enqueue(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
 
        /* write entries in ring */
        ENQUEUE_PTRS();
-       rte_compiler_barrier();
+       rte_smp_wmb();
 
        /* if we exceed the watermark */
-       if (unlikely(((mask + 1) - free_entries + n) > r->prod.watermark)) {
+       if (unlikely(((mask + 1) - free_entries + n) > r->watermark)) {
                ret = (behavior == RTE_RING_QUEUE_FIXED) ? -EDQUOT :
                                (int)(n | RTE_RING_QUOT_EXCEED);
                __RING_STAT_ADD(r, enq_quota, n);
@@ -468,9 +499,18 @@ __rte_ring_mp_do_enqueue(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
         * If there are other enqueues in progress that preceded us,
         * we need to wait for them to complete
         */
-       while (unlikely(r->prod.tail != prod_head))
+       while (unlikely(r->prod.tail != prod_head)) {
                rte_pause();
 
+               /* Set RTE_RING_PAUSE_REP_COUNT to avoid spin too long waiting
+                * for other thread finish. It gives pre-empted thread a chance
+                * to proceed and finish with ring dequeue operation. */
+               if (RTE_RING_PAUSE_REP_COUNT &&
+                   ++rep == RTE_RING_PAUSE_REP_COUNT) {
+                       rep = 0;
+                       sched_yield();
+               }
+       }
        r->prod.tail = prod_next;
        return ret;
 }
@@ -504,7 +544,7 @@ __rte_ring_sp_do_enqueue(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
        uint32_t prod_head, cons_tail;
        uint32_t prod_next, free_entries;
        unsigned i;
-       uint32_t mask = r->prod.mask;
+       uint32_t mask = r->mask;
        int ret;
 
        prod_head = r->prod.head;
@@ -537,10 +577,10 @@ __rte_ring_sp_do_enqueue(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
 
        /* write entries in ring */
        ENQUEUE_PTRS();
-       rte_compiler_barrier();
+       rte_smp_wmb();
 
        /* if we exceed the watermark */
-       if (unlikely(((mask + 1) - free_entries + n) > r->prod.watermark)) {
+       if (unlikely(((mask + 1) - free_entries + n) > r->watermark)) {
                ret = (behavior == RTE_RING_QUEUE_FIXED) ? -EDQUOT :
                        (int)(n | RTE_RING_QUOT_EXCEED);
                __RING_STAT_ADD(r, enq_quota, n);
@@ -589,8 +629,13 @@ __rte_ring_mc_do_dequeue(struct rte_ring *r, void **obj_table,
        uint32_t cons_next, entries;
        const unsigned max = n;
        int success;
-       unsigned i;
-       uint32_t mask = r->prod.mask;
+       unsigned i, rep = 0;
+       uint32_t mask = r->mask;
+
+       /* Avoid the unnecessary cmpset operation below, which is also
+        * potentially harmful when n equals 0. */
+       if (n == 0)
+               return 0;
 
        /* move cons.head atomically */
        do {
@@ -628,15 +673,24 @@ __rte_ring_mc_do_dequeue(struct rte_ring *r, void **obj_table,
 
        /* copy in table */
        DEQUEUE_PTRS();
-       rte_compiler_barrier();
+       rte_smp_rmb();
 
        /*
         * If there are other dequeues in progress that preceded us,
         * we need to wait for them to complete
         */
-       while (unlikely(r->cons.tail != cons_head))
+       while (unlikely(r->cons.tail != cons_head)) {
                rte_pause();
 
+               /* Set RTE_RING_PAUSE_REP_COUNT to avoid spin too long waiting
+                * for other thread finish. It gives pre-empted thread a chance
+                * to proceed and finish with ring dequeue operation. */
+               if (RTE_RING_PAUSE_REP_COUNT &&
+                   ++rep == RTE_RING_PAUSE_REP_COUNT) {
+                       rep = 0;
+                       sched_yield();
+               }
+       }
        __RING_STAT_ADD(r, deq_success, n);
        r->cons.tail = cons_next;
 
@@ -673,7 +727,7 @@ __rte_ring_sc_do_dequeue(struct rte_ring *r, void **obj_table,
        uint32_t cons_head, prod_tail;
        uint32_t cons_next, entries;
        unsigned i;
-       uint32_t mask = r->prod.mask;
+       uint32_t mask = r->mask;
 
        cons_head = r->cons.head;
        prod_tail = r->prod.tail;
@@ -703,7 +757,7 @@ __rte_ring_sc_do_dequeue(struct rte_ring *r, void **obj_table,
 
        /* copy in table */
        DEQUEUE_PTRS();
-       rte_compiler_barrier();
+       rte_smp_rmb();
 
        __RING_STAT_ADD(r, deq_success, n);
        r->cons.tail = cons_next;
@@ -780,7 +834,7 @@ static inline int __attribute__((always_inline))
 rte_ring_enqueue_bulk(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
                      unsigned n)
 {
-       if (r->prod.sp_enqueue)
+       if (r->prod.single)
                return rte_ring_sp_enqueue_bulk(r, obj_table, n);
        else
                return rte_ring_mp_enqueue_bulk(r, obj_table, n);
@@ -847,7 +901,7 @@ rte_ring_sp_enqueue(struct rte_ring *r, void *obj)
 static inline int __attribute__((always_inline))
 rte_ring_enqueue(struct rte_ring *r, void *obj)
 {
-       if (r->prod.sp_enqueue)
+       if (r->prod.single)
                return rte_ring_sp_enqueue(r, obj);
        else
                return rte_ring_mp_enqueue(r, obj);
@@ -918,7 +972,7 @@ rte_ring_sc_dequeue_bulk(struct rte_ring *r, void **obj_table, unsigned n)
 static inline int __attribute__((always_inline))
 rte_ring_dequeue_bulk(struct rte_ring *r, void **obj_table, unsigned n)
 {
-       if (r->cons.sc_dequeue)
+       if (r->cons.single)
                return rte_ring_sc_dequeue_bulk(r, obj_table, n);
        else
                return rte_ring_mc_dequeue_bulk(r, obj_table, n);
@@ -982,7 +1036,7 @@ rte_ring_sc_dequeue(struct rte_ring *r, void **obj_p)
 static inline int __attribute__((always_inline))
 rte_ring_dequeue(struct rte_ring *r, void **obj_p)
 {
-       if (r->cons.sc_dequeue)
+       if (r->cons.single)
                return rte_ring_sc_dequeue(r, obj_p);
        else
                return rte_ring_mc_dequeue(r, obj_p);
@@ -1002,7 +1056,7 @@ rte_ring_full(const struct rte_ring *r)
 {
        uint32_t prod_tail = r->prod.tail;
        uint32_t cons_tail = r->cons.tail;
-       return (((cons_tail - prod_tail - 1) & r->prod.mask) == 0);
+       return ((cons_tail - prod_tail - 1) & r->mask) == 0;
 }
 
 /**
@@ -1035,7 +1089,7 @@ rte_ring_count(const struct rte_ring *r)
 {
        uint32_t prod_tail = r->prod.tail;
        uint32_t cons_tail = r->cons.tail;
-       return ((prod_tail - cons_tail) & r->prod.mask);
+       return (prod_tail - cons_tail) & r->mask;
 }
 
 /**
@@ -1051,7 +1105,21 @@ rte_ring_free_count(const struct rte_ring *r)
 {
        uint32_t prod_tail = r->prod.tail;
        uint32_t cons_tail = r->cons.tail;
-       return ((cons_tail - prod_tail - 1) & r->prod.mask);
+       return (cons_tail - prod_tail - 1) & r->mask;
+}
+
+/**
+ * Return the size of the ring.
+ *
+ * @param r
+ *   A pointer to the ring structure.
+ * @return
+ *   The number of elements which can be stored in the ring.
+ */
+static inline unsigned int
+rte_ring_get_size(const struct rte_ring *r)
+{
+       return r->size;
 }
 
 /**
@@ -1089,7 +1157,7 @@ struct rte_ring *rte_ring_lookup(const char *name);
  * @return
  *   - n: Actual number of objects enqueued.
  */
-static inline int __attribute__((always_inline))
+static inline unsigned __attribute__((always_inline))
 rte_ring_mp_enqueue_burst(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
                         unsigned n)
 {
@@ -1108,7 +1176,7 @@ rte_ring_mp_enqueue_burst(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
  * @return
  *   - n: Actual number of objects enqueued.
  */
-static inline int __attribute__((always_inline))
+static inline unsigned __attribute__((always_inline))
 rte_ring_sp_enqueue_burst(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
                         unsigned n)
 {
@@ -1131,11 +1199,11 @@ rte_ring_sp_enqueue_burst(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
  * @return
  *   - n: Actual number of objects enqueued.
  */
-static inline int __attribute__((always_inline))
+static inline unsigned __attribute__((always_inline))
 rte_ring_enqueue_burst(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
                      unsigned n)
 {
-       if (r->prod.sp_enqueue)
+       if (r->prod.single)
                return rte_ring_sp_enqueue_burst(r, obj_table, n);
        else
                return rte_ring_mp_enqueue_burst(r, obj_table, n);
@@ -1158,7 +1226,7 @@ rte_ring_enqueue_burst(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
  * @return
  *   - n: Actual number of objects dequeued, 0 if ring is empty
  */
-static inline int __attribute__((always_inline))
+static inline unsigned __attribute__((always_inline))
 rte_ring_mc_dequeue_burst(struct rte_ring *r, void **obj_table, unsigned n)
 {
        return __rte_ring_mc_do_dequeue(r, obj_table, n, RTE_RING_QUEUE_VARIABLE);
@@ -1178,7 +1246,7 @@ rte_ring_mc_dequeue_burst(struct rte_ring *r, void **obj_table, unsigned n)
  * @return
  *   - n: Actual number of objects dequeued, 0 if ring is empty
  */
-static inline int __attribute__((always_inline))
+static inline unsigned __attribute__((always_inline))
 rte_ring_sc_dequeue_burst(struct rte_ring *r, void **obj_table, unsigned n)
 {
        return __rte_ring_sc_do_dequeue(r, obj_table, n, RTE_RING_QUEUE_VARIABLE);
@@ -1198,12 +1266,12 @@ rte_ring_sc_dequeue_burst(struct rte_ring *r, void **obj_table, unsigned n)
  * @param n
  *   The number of objects to dequeue from the ring to the obj_table.
  * @return
- *   - Number of objects dequeued, or a negative error code on error
+ *   - Number of objects dequeued
  */
-static inline int __attribute__((always_inline))
+static inline unsigned __attribute__((always_inline))
 rte_ring_dequeue_burst(struct rte_ring *r, void **obj_table, unsigned n)
 {
-       if (r->cons.sc_dequeue)
+       if (r->cons.single)
                return rte_ring_sc_dequeue_burst(r, obj_table, n);
        else
                return rte_ring_mc_dequeue_burst(r, obj_table, n);