net/i40e: optimize Tx by using AVX512
authorLeyi Rong <leyi.rong@intel.com>
Thu, 14 Jan 2021 06:39:51 +0000 (14:39 +0800)
committerFerruh Yigit <ferruh.yigit@intel.com>
Tue, 19 Jan 2021 02:30:13 +0000 (03:30 +0100)
Optimize Tx path by using AVX512 instructions and vectorize the
tx free bufs process.

Signed-off-by: Leyi Rong <leyi.rong@intel.com>
Signed-off-by: Bruce Richardson <bruce.richardson@intel.com>
Acked-by: Wenzhuo Lu <wenzhuo.lu@intel.com>
drivers/net/i40e/i40e_rxtx.c
drivers/net/i40e/i40e_rxtx.h
drivers/net/i40e/i40e_rxtx_vec_avx512.c

index 25963b3..3574867 100644 (file)
@@ -2533,6 +2533,25 @@ i40e_tx_queue_release_mbufs(struct i40e_tx_queue *txq)
         *  vPMD tx will not set sw_ring's mbuf to NULL after free,
         *  so need to free remains more carefully.
         */
+#ifdef CC_AVX512_SUPPORT
+       if (dev->tx_pkt_burst == i40e_xmit_pkts_vec_avx512) {
+               struct i40e_vec_tx_entry *swr = (void *)txq->sw_ring;
+
+               i = txq->tx_next_dd - txq->tx_rs_thresh + 1;
+               if (txq->tx_tail < i) {
+                       for (; i < txq->nb_tx_desc; i++) {
+                               rte_pktmbuf_free_seg(swr[i].mbuf);
+                               swr[i].mbuf = NULL;
+                       }
+                       i = 0;
+               }
+               for (; i < txq->tx_tail; i++) {
+                       rte_pktmbuf_free_seg(swr[i].mbuf);
+                       swr[i].mbuf = NULL;
+               }
+               return;
+       }
+#endif
        if (dev->tx_pkt_burst == i40e_xmit_pkts_vec_avx2 ||
                        dev->tx_pkt_burst == i40e_xmit_pkts_vec) {
                i = txq->tx_next_dd - txq->tx_rs_thresh + 1;
index f4ad6b6..3447a58 100644 (file)
@@ -129,6 +129,10 @@ struct i40e_tx_entry {
        uint16_t last_id;
 };
 
+struct i40e_vec_tx_entry {
+       struct rte_mbuf *mbuf;
+};
+
 /*
  * Structure associated with each TX queue.
  */
index 94075aa..e92f97b 100644 (file)
@@ -873,6 +873,115 @@ i40e_recv_scattered_pkts_vec_avx512(void *rx_queue,
                                rx_pkts + retval, nb_pkts);
 }
 
+static __rte_always_inline int
+i40e_tx_free_bufs_avx512(struct i40e_tx_queue *txq)
+{
+       struct i40e_vec_tx_entry *txep;
+       uint32_t n;
+       uint32_t i;
+       int nb_free = 0;
+       struct rte_mbuf *m, *free[RTE_I40E_TX_MAX_FREE_BUF_SZ];
+
+       /* check DD bits on threshold descriptor */
+       if ((txq->tx_ring[txq->tx_next_dd].cmd_type_offset_bsz &
+                       rte_cpu_to_le_64(I40E_TXD_QW1_DTYPE_MASK)) !=
+                       rte_cpu_to_le_64(I40E_TX_DESC_DTYPE_DESC_DONE))
+               return 0;
+
+       n = txq->tx_rs_thresh;
+
+        /* first buffer to free from S/W ring is at index
+         * tx_next_dd - (tx_rs_thresh-1)
+         */
+       txep = (void *)txq->sw_ring;
+       txep += txq->tx_next_dd - (n - 1);
+
+       if (txq->offloads & DEV_TX_OFFLOAD_MBUF_FAST_FREE && (n & 31) == 0) {
+               struct rte_mempool *mp = txep[0].mbuf->pool;
+               void **cache_objs;
+               struct rte_mempool_cache *cache = rte_mempool_default_cache(mp,
+                               rte_lcore_id());
+
+               if (!cache || cache->len == 0)
+                       goto normal;
+
+               cache_objs = &cache->objs[cache->len];
+
+               if (n > RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE) {
+                       rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, (void *)txep, n);
+                       goto done;
+               }
+
+               /* The cache follows the following algorithm
+                *   1. Add the objects to the cache
+                *   2. Anything greater than the cache min value (if it
+                *   crosses the cache flush threshold) is flushed to the ring.
+                */
+               /* Add elements back into the cache */
+               uint32_t copied = 0;
+               /* n is multiple of 32 */
+               while (copied < n) {
+                       const __m512i a = _mm512_load_si512(&txep[copied]);
+                       const __m512i b = _mm512_load_si512(&txep[copied + 8]);
+                       const __m512i c = _mm512_load_si512(&txep[copied + 16]);
+                       const __m512i d = _mm512_load_si512(&txep[copied + 24]);
+
+                       _mm512_storeu_si512(&cache_objs[copied], a);
+                       _mm512_storeu_si512(&cache_objs[copied + 8], b);
+                       _mm512_storeu_si512(&cache_objs[copied + 16], c);
+                       _mm512_storeu_si512(&cache_objs[copied + 24], d);
+                       copied += 32;
+               }
+               cache->len += n;
+
+               if (cache->len >= cache->flushthresh) {
+                       rte_mempool_ops_enqueue_bulk
+                               (mp, &cache->objs[cache->size],
+                               cache->len - cache->size);
+                       cache->len = cache->size;
+               }
+               goto done;
+       }
+
+normal:
+       m = rte_pktmbuf_prefree_seg(txep[0].mbuf);
+       if (likely(m)) {
+               free[0] = m;
+               nb_free = 1;
+               for (i = 1; i < n; i++) {
+                       rte_prefetch0(&txep[i + 3].mbuf->cacheline1);
+                       m = rte_pktmbuf_prefree_seg(txep[i].mbuf);
+                       if (likely(m)) {
+                               if (likely(m->pool == free[0]->pool)) {
+                                       free[nb_free++] = m;
+                               } else {
+                                       rte_mempool_put_bulk(free[0]->pool,
+                                                            (void *)free,
+                                                            nb_free);
+                                       free[0] = m;
+                                       nb_free = 1;
+                               }
+                       }
+               }
+               rte_mempool_put_bulk(free[0]->pool, (void **)free, nb_free);
+       } else {
+               for (i = 1; i < n; i++) {
+                       m = rte_pktmbuf_prefree_seg(txep[i].mbuf);
+                       if (m)
+                               rte_mempool_put(m->pool, m);
+               }
+       }
+
+done:
+       /* buffers were freed, update counters */
+       txq->nb_tx_free = (uint16_t)(txq->nb_tx_free + txq->tx_rs_thresh);
+       txq->tx_next_dd = (uint16_t)(txq->tx_next_dd + txq->tx_rs_thresh);
+       if (txq->tx_next_dd >= txq->nb_tx_desc)
+               txq->tx_next_dd = (uint16_t)(txq->tx_rs_thresh - 1);
+
+       return txq->tx_rs_thresh;
+}
+
 static inline void
 vtx1(volatile struct i40e_tx_desc *txdp, struct rte_mbuf *pkt, uint64_t flags)
 {
@@ -892,13 +1001,6 @@ vtx(volatile struct i40e_tx_desc *txdp,
        const uint64_t hi_qw_tmpl = (I40E_TX_DESC_DTYPE_DATA |
                        ((uint64_t)flags  << I40E_TXD_QW1_CMD_SHIFT));
 
-       /* if unaligned on 32-bit boundary, do one to align */
-       if (((uintptr_t)txdp & 0x1F) != 0 && nb_pkts != 0) {
-               vtx1(txdp, *pkt, flags);
-               nb_pkts--, txdp++, pkt++;
-       }
-
-       /* do two at a time while possible, in bursts */
        for (; nb_pkts > 3; txdp += 4, pkt += 4, nb_pkts -= 4) {
                uint64_t hi_qw3 =
                        hi_qw_tmpl |
@@ -917,14 +1019,13 @@ vtx(volatile struct i40e_tx_desc *txdp,
                        ((uint64_t)pkt[0]->data_len <<
                         I40E_TXD_QW1_TX_BUF_SZ_SHIFT);
 
-               __m256i desc2_3 = _mm256_set_epi64x
+               __m512i desc0_3 =
+                       _mm512_set_epi64
                        (hi_qw3, pkt[3]->buf_iova + pkt[3]->data_off,
-                       hi_qw2, pkt[2]->buf_iova + pkt[2]->data_off);
-               __m256i desc0_1 = _mm256_set_epi64x
-                       (hi_qw1, pkt[1]->buf_iova + pkt[1]->data_off,
+                       hi_qw2, pkt[2]->buf_iova + pkt[2]->data_off,
+                       hi_qw1, pkt[1]->buf_iova + pkt[1]->data_off,
                        hi_qw0, pkt[0]->buf_iova + pkt[0]->data_off);
-               _mm256_store_si256((void *)(txdp + 2), desc2_3);
-               _mm256_store_si256((void *)txdp, desc0_1);
+               _mm512_storeu_si512((void *)txdp, desc0_3);
        }
 
        /* do any last ones */
@@ -934,13 +1035,23 @@ vtx(volatile struct i40e_tx_desc *txdp,
        }
 }
 
+static __rte_always_inline void
+tx_backlog_entry_avx512(struct i40e_vec_tx_entry *txep,
+                       struct rte_mbuf **tx_pkts, uint16_t nb_pkts)
+{
+       int i;
+
+       for (i = 0; i < (int)nb_pkts; ++i)
+               txep[i].mbuf = tx_pkts[i];
+}
+
 static inline uint16_t
 i40e_xmit_fixed_burst_vec_avx512(void *tx_queue, struct rte_mbuf **tx_pkts,
                                 uint16_t nb_pkts)
 {
        struct i40e_tx_queue *txq = (struct i40e_tx_queue *)tx_queue;
        volatile struct i40e_tx_desc *txdp;
-       struct i40e_tx_entry *txep;
+       struct i40e_vec_tx_entry *txep;
        uint16_t n, nb_commit, tx_id;
        uint64_t flags = I40E_TD_CMD;
        uint64_t rs = I40E_TX_DESC_CMD_RS | I40E_TD_CMD;
@@ -949,7 +1060,7 @@ i40e_xmit_fixed_burst_vec_avx512(void *tx_queue, struct rte_mbuf **tx_pkts,
        nb_pkts = RTE_MIN(nb_pkts, txq->tx_rs_thresh);
 
        if (txq->nb_tx_free < txq->tx_free_thresh)
-               i40e_tx_free_bufs(txq);
+               i40e_tx_free_bufs_avx512(txq);
 
        nb_commit = nb_pkts = (uint16_t)RTE_MIN(txq->nb_tx_free, nb_pkts);
        if (unlikely(nb_pkts == 0))
@@ -957,13 +1068,14 @@ i40e_xmit_fixed_burst_vec_avx512(void *tx_queue, struct rte_mbuf **tx_pkts,
 
        tx_id = txq->tx_tail;
        txdp = &txq->tx_ring[tx_id];
-       txep = &txq->sw_ring[tx_id];
+       txep = (void *)txq->sw_ring;
+       txep += tx_id;
 
        txq->nb_tx_free = (uint16_t)(txq->nb_tx_free - nb_pkts);
 
        n = (uint16_t)(txq->nb_tx_desc - tx_id);
        if (nb_commit >= n) {
-               tx_backlog_entry(txep, tx_pkts, n);
+               tx_backlog_entry_avx512(txep, tx_pkts, n);
 
                vtx(txdp, tx_pkts, n - 1, flags);
                tx_pkts += (n - 1);
@@ -977,11 +1089,11 @@ i40e_xmit_fixed_burst_vec_avx512(void *tx_queue, struct rte_mbuf **tx_pkts,
                txq->tx_next_rs = (uint16_t)(txq->tx_rs_thresh - 1);
 
                /* avoid reach the end of ring */
-               txdp = &txq->tx_ring[tx_id];
-               txep = &txq->sw_ring[tx_id];
+               txdp = txq->tx_ring;
+               txep = (void *)txq->sw_ring;
        }
 
-       tx_backlog_entry(txep, tx_pkts, nb_commit);
+       tx_backlog_entry_avx512(txep, tx_pkts, nb_commit);
 
        vtx(txdp, tx_pkts, nb_commit, flags);