pipeline: introduce SWX cksub instruction
authorCristian Dumitrescu <cristian.dumitrescu@intel.com>
Thu, 1 Oct 2020 10:19:45 +0000 (11:19 +0100)
committerDavid Marchand <david.marchand@redhat.com>
Thu, 1 Oct 2020 16:43:08 +0000 (18:43 +0200)
The cksub (i.e. checksum subtract) instruction is used to update the
1's complement sum commonly used by protocols such as IPv4, TCP or
UDP.

Signed-off-by: Cristian Dumitrescu <cristian.dumitrescu@intel.com>
lib/librte_pipeline/rte_swx_pipeline.c

index 96e6c98..364c7d7 100644 (file)
@@ -297,6 +297,12 @@ enum instruction_type {
        INSTR_ALU_CKADD_FIELD,    /* src = H */
        INSTR_ALU_CKADD_STRUCT20, /* src = h.header, with sizeof(header) = 20 */
        INSTR_ALU_CKADD_STRUCT,   /* src = h.hdeader, with any sizeof(header) */
+
+       /* cksub dst src
+        * dst = dst '- src
+        * dst = H, src = H
+        */
+       INSTR_ALU_CKSUB_FIELD,
 };
 
 struct instr_operand {
@@ -3034,6 +3040,36 @@ instr_alu_ckadd_translate(struct rte_swx_pipeline *p,
        return 0;
 }
 
+static int
+instr_alu_cksub_translate(struct rte_swx_pipeline *p,
+                         struct action *action __rte_unused,
+                         char **tokens,
+                         int n_tokens,
+                         struct instruction *instr,
+                         struct instruction_data *data __rte_unused)
+{
+       char *dst = tokens[1], *src = tokens[2];
+       struct header *hdst, *hsrc;
+       struct field *fdst, *fsrc;
+
+       CHECK(n_tokens == 3, EINVAL);
+
+       fdst = header_field_parse(p, dst, &hdst);
+       CHECK(fdst && (fdst->n_bits == 16), EINVAL);
+
+       fsrc = header_field_parse(p, src, &hsrc);
+       CHECK(fsrc, EINVAL);
+
+       instr->type = INSTR_ALU_CKSUB_FIELD;
+       instr->alu.dst.struct_id = (uint8_t)hdst->struct_id;
+       instr->alu.dst.n_bits = fdst->n_bits;
+       instr->alu.dst.offset = fdst->offset / 8;
+       instr->alu.src.struct_id = (uint8_t)hsrc->struct_id;
+       instr->alu.src.n_bits = fsrc->n_bits;
+       instr->alu.src.offset = fsrc->offset / 8;
+       return 0;
+}
+
 static inline void
 instr_alu_add_exec(struct rte_swx_pipeline *p)
 {
@@ -3273,6 +3309,77 @@ instr_alu_ckadd_field_exec(struct rte_swx_pipeline *p)
        thread_ip_inc(p);
 }
 
+static inline void
+instr_alu_cksub_field_exec(struct rte_swx_pipeline *p)
+{
+       struct thread *t = &p->threads[p->thread_id];
+       struct instruction *ip = t->ip;
+       uint8_t *dst_struct, *src_struct;
+       uint16_t *dst16_ptr, dst;
+       uint64_t *src64_ptr, src64, src64_mask, src;
+       uint64_t r;
+
+       TRACE("[Thread %2u] cksub (field)\n", p->thread_id);
+
+       /* Structs. */
+       dst_struct = t->structs[ip->alu.dst.struct_id];
+       dst16_ptr = (uint16_t *)&dst_struct[ip->alu.dst.offset];
+       dst = *dst16_ptr;
+
+       src_struct = t->structs[ip->alu.src.struct_id];
+       src64_ptr = (uint64_t *)&src_struct[ip->alu.src.offset];
+       src64 = *src64_ptr;
+       src64_mask = UINT64_MAX >> (64 - ip->alu.src.n_bits);
+       src = src64 & src64_mask;
+
+       r = dst;
+       r = ~r & 0xFFFF;
+
+       /* Subtraction in 1's complement arithmetic (i.e. a '- b) is the same as
+        * the following sequence of operations in 2's complement arithmetic:
+        *    a '- b = (a - b) % 0xFFFF.
+        *
+        * In order to prevent an underflow for the below subtraction, in which
+        * a 33-bit number (the subtrahend) is taken out of a 16-bit number (the
+        * minuend), we first add a multiple of the 0xFFFF modulus to the
+        * minuend. The number we add to the minuend needs to be a 34-bit number
+        * or higher, so for readability reasons we picked the 36-bit multiple.
+        * We are effectively turning the 16-bit minuend into a 36-bit number:
+        *    (a - b) % 0xFFFF = (a + 0xFFFF00000 - b) % 0xFFFF.
+        */
+       r += 0xFFFF00000ULL; /* The output r is a 36-bit number. */
+
+       /* A 33-bit number is subtracted from a 36-bit number (the input r). The
+        * result (the output r) is a 36-bit number.
+        */
+       r -= (src >> 32) + (src & 0xFFFFFFFF);
+
+       /* The first input is a 16-bit number. The second input is a 20-bit
+        * number. Their sum is a 21-bit number.
+        */
+       r = (r & 0xFFFF) + (r >> 16);
+
+       /* The first input is a 16-bit number (0 .. 0xFFFF). The second input is
+        * a 5-bit number (0 .. 31). The sum is a 17-bit number (0 .. 0x1001E).
+        */
+       r = (r & 0xFFFF) + (r >> 16);
+
+       /* When the input r is (0 .. 0xFFFF), the output r is equal to the input
+        * r, so the output is (0 .. 0xFFFF). When the input r is (0x10000 ..
+        * 0x1001E), the output r is (0 .. 31). So no carry bit can be
+        * generated, therefore the output r is always a 16-bit number.
+        */
+       r = (r & 0xFFFF) + (r >> 16);
+
+       r = ~r & 0xFFFF;
+       r = r ? r : 0xFFFF;
+
+       *dst16_ptr = (uint16_t)r;
+
+       /* Thread. */
+       thread_ip_inc(p);
+}
+
 static inline void
 instr_alu_ckadd_struct20_exec(struct rte_swx_pipeline *p)
 {
@@ -3502,6 +3609,14 @@ instr_translate(struct rte_swx_pipeline *p,
                                                 instr,
                                                 data);
 
+       if (!strcmp(tokens[tpos], "cksub"))
+               return instr_alu_cksub_translate(p,
+                                                action,
+                                                &tokens[tpos],
+                                                n_tokens - tpos,
+                                                instr,
+                                                data);
+
        CHECK(0, EINVAL);
 }
 
@@ -3677,6 +3792,7 @@ static instr_exec_t instruction_table[] = {
        [INSTR_ALU_CKADD_FIELD] = instr_alu_ckadd_field_exec,
        [INSTR_ALU_CKADD_STRUCT] = instr_alu_ckadd_struct_exec,
        [INSTR_ALU_CKADD_STRUCT20] = instr_alu_ckadd_struct20_exec,
+       [INSTR_ALU_CKSUB_FIELD] = instr_alu_cksub_field_exec,
 };
 
 static inline void