common/mlx5: refactor memory management
authorVu Pham <vuhuong@mellanox.com>
Mon, 13 Apr 2020 21:17:48 +0000 (14:17 -0700)
committerFerruh Yigit <ferruh.yigit@intel.com>
Tue, 21 Apr 2020 11:57:08 +0000 (13:57 +0200)
Refactor common memory btree and cache management to common driver.
Replace some input parameters of MR APIs to more common data structure
like PD, port_id, share_cache,... so that multiple PMD drivers can
use those MR APIs.

Modify mlx5 net pmd driver to use MR management APIs from common driver.

Signed-off-by: Vu Pham <vuhuong@mellanox.com>
Acked-by: Viacheslav Ovsiienko <viacheslavo@mellanox.com>
15 files changed:
drivers/common/mlx5/Makefile
drivers/common/mlx5/meson.build
drivers/common/mlx5/mlx5_common_mr.c [new file with mode: 0644]
drivers/common/mlx5/mlx5_common_mr.h [new file with mode: 0644]
drivers/common/mlx5/rte_common_mlx5_version.map
drivers/net/mlx5/mlx5.c
drivers/net/mlx5/mlx5.h
drivers/net/mlx5/mlx5_mp.c
drivers/net/mlx5/mlx5_mr.c
drivers/net/mlx5/mlx5_mr.h
drivers/net/mlx5/mlx5_rxtx.c
drivers/net/mlx5/mlx5_rxtx.h
drivers/net/mlx5/mlx5_rxtx_vec.h
drivers/net/mlx5/mlx5_trigger.c
drivers/net/mlx5/mlx5_txq.c

index 13cc739..0c67755 100644 (file)
@@ -18,6 +18,7 @@ SRCS-y += mlx5_devx_cmds.c
 SRCS-y += mlx5_common.c
 SRCS-y += mlx5_nl.c
 SRCS-y += mlx5_common_mp.c
+SRCS-y += mlx5_common_mr.c
 ifeq ($(CONFIG_RTE_IBVERBS_LINK_DLOPEN),y)
 INSTALL-y-lib += $(LIB_GLUE)
 endif
index ee587d5..347d282 100644 (file)
@@ -55,6 +55,7 @@ sources = files(
        'mlx5_common.c',
        'mlx5_nl.c',
        'mlx5_common_mp.c',
+       'mlx5_common_mr.c',
 )
 if not dlopen_ibverbs
        sources += files('mlx5_glue.c')
diff --git a/drivers/common/mlx5/mlx5_common_mr.c b/drivers/common/mlx5/mlx5_common_mr.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..9d4a06d
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,1108 @@
+/* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
+ * Copyright 2016 6WIND S.A.
+ * Copyright 2020 Mellanox Technologies, Ltd
+ */
+#include <rte_eal_memconfig.h>
+#include <rte_errno.h>
+#include <rte_mempool.h>
+#include <rte_malloc.h>
+#include <rte_rwlock.h>
+
+#include "mlx5_glue.h"
+#include "mlx5_common_mp.h"
+#include "mlx5_common_mr.h"
+#include "mlx5_common_utils.h"
+
+struct mr_find_contig_memsegs_data {
+       uintptr_t addr;
+       uintptr_t start;
+       uintptr_t end;
+       const struct rte_memseg_list *msl;
+};
+
+/**
+ * Expand B-tree table to a given size. Can't be called with holding
+ * memory_hotplug_lock or share_cache.rwlock due to rte_realloc().
+ *
+ * @param bt
+ *   Pointer to B-tree structure.
+ * @param n
+ *   Number of entries for expansion.
+ *
+ * @return
+ *   0 on success, -1 on failure.
+ */
+static int
+mr_btree_expand(struct mlx5_mr_btree *bt, int n)
+{
+       void *mem;
+       int ret = 0;
+
+       if (n <= bt->size)
+               return ret;
+       /*
+        * Downside of directly using rte_realloc() is that SOCKET_ID_ANY is
+        * used inside if there's no room to expand. Because this is a quite
+        * rare case and a part of very slow path, it is very acceptable.
+        * Initially cache_bh[] will be given practically enough space and once
+        * it is expanded, expansion wouldn't be needed again ever.
+        */
+       mem = rte_realloc(bt->table, n * sizeof(struct mr_cache_entry), 0);
+       if (mem == NULL) {
+               /* Not an error, B-tree search will be skipped. */
+               DRV_LOG(WARNING, "failed to expand MR B-tree (%p) table",
+                       (void *)bt);
+               ret = -1;
+       } else {
+               DRV_LOG(DEBUG, "expanded MR B-tree table (size=%u)", n);
+               bt->table = mem;
+               bt->size = n;
+       }
+       return ret;
+}
+
+/**
+ * Look up LKey from given B-tree lookup table, store the last index and return
+ * searched LKey.
+ *
+ * @param bt
+ *   Pointer to B-tree structure.
+ * @param[out] idx
+ *   Pointer to index. Even on search failure, returns index where it stops
+ *   searching so that index can be used when inserting a new entry.
+ * @param addr
+ *   Search key.
+ *
+ * @return
+ *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
+ */
+static uint32_t
+mr_btree_lookup(struct mlx5_mr_btree *bt, uint16_t *idx, uintptr_t addr)
+{
+       struct mr_cache_entry *lkp_tbl;
+       uint16_t n;
+       uint16_t base = 0;
+
+       MLX5_ASSERT(bt != NULL);
+       lkp_tbl = *bt->table;
+       n = bt->len;
+       /* First entry must be NULL for comparison. */
+       MLX5_ASSERT(bt->len > 0 || (lkp_tbl[0].start == 0 &&
+                                   lkp_tbl[0].lkey == UINT32_MAX));
+       /* Binary search. */
+       do {
+               register uint16_t delta = n >> 1;
+
+               if (addr < lkp_tbl[base + delta].start) {
+                       n = delta;
+               } else {
+                       base += delta;
+                       n -= delta;
+               }
+       } while (n > 1);
+       MLX5_ASSERT(addr >= lkp_tbl[base].start);
+       *idx = base;
+       if (addr < lkp_tbl[base].end)
+               return lkp_tbl[base].lkey;
+       /* Not found. */
+       return UINT32_MAX;
+}
+
+/**
+ * Insert an entry to B-tree lookup table.
+ *
+ * @param bt
+ *   Pointer to B-tree structure.
+ * @param entry
+ *   Pointer to new entry to insert.
+ *
+ * @return
+ *   0 on success, -1 on failure.
+ */
+static int
+mr_btree_insert(struct mlx5_mr_btree *bt, struct mr_cache_entry *entry)
+{
+       struct mr_cache_entry *lkp_tbl;
+       uint16_t idx = 0;
+       size_t shift;
+
+       MLX5_ASSERT(bt != NULL);
+       MLX5_ASSERT(bt->len <= bt->size);
+       MLX5_ASSERT(bt->len > 0);
+       lkp_tbl = *bt->table;
+       /* Find out the slot for insertion. */
+       if (mr_btree_lookup(bt, &idx, entry->start) != UINT32_MAX) {
+               DRV_LOG(DEBUG,
+                       "abort insertion to B-tree(%p): already exist at"
+                       " idx=%u [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR ") lkey=0x%x",
+                       (void *)bt, idx, entry->start, entry->end, entry->lkey);
+               /* Already exist, return. */
+               return 0;
+       }
+       /* If table is full, return error. */
+       if (unlikely(bt->len == bt->size)) {
+               bt->overflow = 1;
+               return -1;
+       }
+       /* Insert entry. */
+       ++idx;
+       shift = (bt->len - idx) * sizeof(struct mr_cache_entry);
+       if (shift)
+               memmove(&lkp_tbl[idx + 1], &lkp_tbl[idx], shift);
+       lkp_tbl[idx] = *entry;
+       bt->len++;
+       DRV_LOG(DEBUG,
+               "inserted B-tree(%p)[%u],"
+               " [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR ") lkey=0x%x",
+               (void *)bt, idx, entry->start, entry->end, entry->lkey);
+       return 0;
+}
+
+/**
+ * Initialize B-tree and allocate memory for lookup table.
+ *
+ * @param bt
+ *   Pointer to B-tree structure.
+ * @param n
+ *   Number of entries to allocate.
+ * @param socket
+ *   NUMA socket on which memory must be allocated.
+ *
+ * @return
+ *   0 on success, a negative errno value otherwise and rte_errno is set.
+ */
+int
+mlx5_mr_btree_init(struct mlx5_mr_btree *bt, int n, int socket)
+{
+       if (bt == NULL) {
+               rte_errno = EINVAL;
+               return -rte_errno;
+       }
+       MLX5_ASSERT(!bt->table && !bt->size);
+       memset(bt, 0, sizeof(*bt));
+       bt->table = rte_calloc_socket("B-tree table",
+                                     n, sizeof(struct mr_cache_entry),
+                                     0, socket);
+       if (bt->table == NULL) {
+               rte_errno = ENOMEM;
+               DEBUG("failed to allocate memory for btree cache on socket %d",
+                     socket);
+               return -rte_errno;
+       }
+       bt->size = n;
+       /* First entry must be NULL for binary search. */
+       (*bt->table)[bt->len++] = (struct mr_cache_entry) {
+               .lkey = UINT32_MAX,
+       };
+       DEBUG("initialized B-tree %p with table %p",
+             (void *)bt, (void *)bt->table);
+       return 0;
+}
+
+/**
+ * Free B-tree resources.
+ *
+ * @param bt
+ *   Pointer to B-tree structure.
+ */
+void
+mlx5_mr_btree_free(struct mlx5_mr_btree *bt)
+{
+       if (bt == NULL)
+               return;
+       DEBUG("freeing B-tree %p with table %p",
+             (void *)bt, (void *)bt->table);
+       rte_free(bt->table);
+       memset(bt, 0, sizeof(*bt));
+}
+
+/**
+ * Dump all the entries in a B-tree
+ *
+ * @param bt
+ *   Pointer to B-tree structure.
+ */
+void
+mlx5_mr_btree_dump(struct mlx5_mr_btree *bt __rte_unused)
+{
+#ifdef RTE_LIBRTE_MLX5_DEBUG
+       int idx;
+       struct mr_cache_entry *lkp_tbl;
+
+       if (bt == NULL)
+               return;
+       lkp_tbl = *bt->table;
+       for (idx = 0; idx < bt->len; ++idx) {
+               struct mr_cache_entry *entry = &lkp_tbl[idx];
+
+               DEBUG("B-tree(%p)[%u],"
+                     " [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR ") lkey=0x%x",
+                     (void *)bt, idx, entry->start, entry->end, entry->lkey);
+       }
+#endif
+}
+
+/**
+ * Find virtually contiguous memory chunk in a given MR.
+ *
+ * @param dev
+ *   Pointer to MR structure.
+ * @param[out] entry
+ *   Pointer to returning MR cache entry. If not found, this will not be
+ *   updated.
+ * @param start_idx
+ *   Start index of the memseg bitmap.
+ *
+ * @return
+ *   Next index to go on lookup.
+ */
+static int
+mr_find_next_chunk(struct mlx5_mr *mr, struct mr_cache_entry *entry,
+                  int base_idx)
+{
+       uintptr_t start = 0;
+       uintptr_t end = 0;
+       uint32_t idx = 0;
+
+       /* MR for external memory doesn't have memseg list. */
+       if (mr->msl == NULL) {
+               struct ibv_mr *ibv_mr = mr->ibv_mr;
+
+               MLX5_ASSERT(mr->ms_bmp_n == 1);
+               MLX5_ASSERT(mr->ms_n == 1);
+               MLX5_ASSERT(base_idx == 0);
+               /*
+                * Can't search it from memseg list but get it directly from
+                * verbs MR as there's only one chunk.
+                */
+               entry->start = (uintptr_t)ibv_mr->addr;
+               entry->end = (uintptr_t)ibv_mr->addr + mr->ibv_mr->length;
+               entry->lkey = rte_cpu_to_be_32(mr->ibv_mr->lkey);
+               /* Returning 1 ends iteration. */
+               return 1;
+       }
+       for (idx = base_idx; idx < mr->ms_bmp_n; ++idx) {
+               if (rte_bitmap_get(mr->ms_bmp, idx)) {
+                       const struct rte_memseg_list *msl;
+                       const struct rte_memseg *ms;
+
+                       msl = mr->msl;
+                       ms = rte_fbarray_get(&msl->memseg_arr,
+                                            mr->ms_base_idx + idx);
+                       MLX5_ASSERT(msl->page_sz == ms->hugepage_sz);
+                       if (!start)
+                               start = ms->addr_64;
+                       end = ms->addr_64 + ms->hugepage_sz;
+               } else if (start) {
+                       /* Passed the end of a fragment. */
+                       break;
+               }
+       }
+       if (start) {
+               /* Found one chunk. */
+               entry->start = start;
+               entry->end = end;
+               entry->lkey = rte_cpu_to_be_32(mr->ibv_mr->lkey);
+       }
+       return idx;
+}
+
+/**
+ * Insert a MR to the global B-tree cache. It may fail due to low-on-memory.
+ * Then, this entry will have to be searched by mr_lookup_list() in
+ * mlx5_mr_create() on miss.
+ *
+ * @param share_cache
+ *   Pointer to a global shared MR cache.
+ * @param mr
+ *   Pointer to MR to insert.
+ *
+ * @return
+ *   0 on success, -1 on failure.
+ */
+int
+mlx5_mr_insert_cache(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
+                    struct mlx5_mr *mr)
+{
+       unsigned int n;
+
+       DRV_LOG(DEBUG, "Inserting MR(%p) to global cache(%p)",
+               (void *)mr, (void *)share_cache);
+       for (n = 0; n < mr->ms_bmp_n; ) {
+               struct mr_cache_entry entry;
+
+               memset(&entry, 0, sizeof(entry));
+               /* Find a contiguous chunk and advance the index. */
+               n = mr_find_next_chunk(mr, &entry, n);
+               if (!entry.end)
+                       break;
+               if (mr_btree_insert(&share_cache->cache, &entry) < 0) {
+                       /*
+                        * Overflowed, but the global table cannot be expanded
+                        * because of deadlock.
+                        */
+                       return -1;
+               }
+       }
+       return 0;
+}
+
+/**
+ * Look up address in the original global MR list.
+ *
+ * @param share_cache
+ *   Pointer to a global shared MR cache.
+ * @param[out] entry
+ *   Pointer to returning MR cache entry. If no match, this will not be updated.
+ * @param addr
+ *   Search key.
+ *
+ * @return
+ *   Found MR on match, NULL otherwise.
+ */
+struct mlx5_mr *
+mlx5_mr_lookup_list(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
+                   struct mr_cache_entry *entry, uintptr_t addr)
+{
+       struct mlx5_mr *mr;
+
+       /* Iterate all the existing MRs. */
+       LIST_FOREACH(mr, &share_cache->mr_list, mr) {
+               unsigned int n;
+
+               if (mr->ms_n == 0)
+                       continue;
+               for (n = 0; n < mr->ms_bmp_n; ) {
+                       struct mr_cache_entry ret;
+
+                       memset(&ret, 0, sizeof(ret));
+                       n = mr_find_next_chunk(mr, &ret, n);
+                       if (addr >= ret.start && addr < ret.end) {
+                               /* Found. */
+                               *entry = ret;
+                               return mr;
+                       }
+               }
+       }
+       return NULL;
+}
+
+/**
+ * Look up address on global MR cache.
+ *
+ * @param share_cache
+ *   Pointer to a global shared MR cache.
+ * @param[out] entry
+ *   Pointer to returning MR cache entry. If no match, this will not be updated.
+ * @param addr
+ *   Search key.
+ *
+ * @return
+ *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on failure and rte_errno is set.
+ */
+uint32_t
+mlx5_mr_lookup_cache(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
+                    struct mr_cache_entry *entry, uintptr_t addr)
+{
+       uint16_t idx;
+       uint32_t lkey = UINT32_MAX;
+       struct mlx5_mr *mr;
+
+       /*
+        * If the global cache has overflowed since it failed to expand the
+        * B-tree table, it can't have all the existing MRs. Then, the address
+        * has to be searched by traversing the original MR list instead, which
+        * is very slow path. Otherwise, the global cache is all inclusive.
+        */
+       if (!unlikely(share_cache->cache.overflow)) {
+               lkey = mr_btree_lookup(&share_cache->cache, &idx, addr);
+               if (lkey != UINT32_MAX)
+                       *entry = (*share_cache->cache.table)[idx];
+       } else {
+               /* Falling back to the slowest path. */
+               mr = mlx5_mr_lookup_list(share_cache, entry, addr);
+               if (mr != NULL)
+                       lkey = entry->lkey;
+       }
+       MLX5_ASSERT(lkey == UINT32_MAX || (addr >= entry->start &&
+                                          addr < entry->end));
+       return lkey;
+}
+
+/**
+ * Free MR resources. MR lock must not be held to avoid a deadlock. rte_free()
+ * can raise memory free event and the callback function will spin on the lock.
+ *
+ * @param mr
+ *   Pointer to MR to free.
+ */
+static void
+mr_free(struct mlx5_mr *mr)
+{
+       if (mr == NULL)
+               return;
+       DRV_LOG(DEBUG, "freeing MR(%p):", (void *)mr);
+       if (mr->ibv_mr != NULL)
+               claim_zero(mlx5_glue->dereg_mr(mr->ibv_mr));
+       if (mr->ms_bmp != NULL)
+               rte_bitmap_free(mr->ms_bmp);
+       rte_free(mr);
+}
+
+void
+mlx5_mr_rebuild_cache(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache)
+{
+       struct mlx5_mr *mr;
+
+       DRV_LOG(DEBUG, "Rebuild dev cache[] %p", (void *)share_cache);
+       /* Flush cache to rebuild. */
+       share_cache->cache.len = 1;
+       share_cache->cache.overflow = 0;
+       /* Iterate all the existing MRs. */
+       LIST_FOREACH(mr, &share_cache->mr_list, mr)
+               if (mlx5_mr_insert_cache(share_cache, mr) < 0)
+                       return;
+}
+
+/**
+ * Release resources of detached MR having no online entry.
+ *
+ * @param share_cache
+ *   Pointer to a global shared MR cache.
+ */
+static void
+mlx5_mr_garbage_collect(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache)
+{
+       struct mlx5_mr *mr_next;
+       struct mlx5_mr_list free_list = LIST_HEAD_INITIALIZER(free_list);
+
+       /* Must be called from the primary process. */
+       MLX5_ASSERT(rte_eal_process_type() == RTE_PROC_PRIMARY);
+       /*
+        * MR can't be freed with holding the lock because rte_free() could call
+        * memory free callback function. This will be a deadlock situation.
+        */
+       rte_rwlock_write_lock(&share_cache->rwlock);
+       /* Detach the whole free list and release it after unlocking. */
+       free_list = share_cache->mr_free_list;
+       LIST_INIT(&share_cache->mr_free_list);
+       rte_rwlock_write_unlock(&share_cache->rwlock);
+       /* Release resources. */
+       mr_next = LIST_FIRST(&free_list);
+       while (mr_next != NULL) {
+               struct mlx5_mr *mr = mr_next;
+
+               mr_next = LIST_NEXT(mr, mr);
+               mr_free(mr);
+       }
+}
+
+/* Called during rte_memseg_contig_walk() by mlx5_mr_create(). */
+static int
+mr_find_contig_memsegs_cb(const struct rte_memseg_list *msl,
+                         const struct rte_memseg *ms, size_t len, void *arg)
+{
+       struct mr_find_contig_memsegs_data *data = arg;
+
+       if (data->addr < ms->addr_64 || data->addr >= ms->addr_64 + len)
+               return 0;
+       /* Found, save it and stop walking. */
+       data->start = ms->addr_64;
+       data->end = ms->addr_64 + len;
+       data->msl = msl;
+       return 1;
+}
+
+/**
+ * Create a new global Memory Region (MR) for a missing virtual address.
+ * This API should be called on a secondary process, then a request is sent to
+ * the primary process in order to create a MR for the address. As the global MR
+ * list is on the shared memory, following LKey lookup should succeed unless the
+ * request fails.
+ *
+ * @param pd
+ *   Pointer to ibv_pd of a device (net, regex, vdpa,...).
+ * @param share_cache
+ *   Pointer to a global shared MR cache.
+ * @param[out] entry
+ *   Pointer to returning MR cache entry, found in the global cache or newly
+ *   created. If failed to create one, this will not be updated.
+ * @param addr
+ *   Target virtual address to register.
+ * @param mr_ext_memseg_en
+ *   Configurable flag about external memory segment enable or not.
+ *
+ * @return
+ *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on failure and rte_errno is set.
+ */
+static uint32_t
+mlx5_mr_create_secondary(struct ibv_pd *pd __rte_unused,
+                        struct mlx5_mp_id *mp_id,
+                        struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
+                        struct mr_cache_entry *entry, uintptr_t addr,
+                        unsigned int mr_ext_memseg_en __rte_unused)
+{
+       int ret;
+
+       DEBUG("port %u requesting MR creation for address (%p)",
+             mp_id->port_id, (void *)addr);
+       ret = mlx5_mp_req_mr_create(mp_id, addr);
+       if (ret) {
+               DEBUG("Fail to request MR creation for address (%p)",
+                     (void *)addr);
+               return UINT32_MAX;
+       }
+       rte_rwlock_read_lock(&share_cache->rwlock);
+       /* Fill in output data. */
+       mlx5_mr_lookup_cache(share_cache, entry, addr);
+       /* Lookup can't fail. */
+       MLX5_ASSERT(entry->lkey != UINT32_MAX);
+       rte_rwlock_read_unlock(&share_cache->rwlock);
+       DEBUG("MR CREATED by primary process for %p:\n"
+             "  [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "), lkey=0x%x",
+             (void *)addr, entry->start, entry->end, entry->lkey);
+       return entry->lkey;
+}
+
+/**
+ * Create a new global Memory Region (MR) for a missing virtual address.
+ * Register entire virtually contiguous memory chunk around the address.
+ *
+ * @param pd
+ *   Pointer to ibv_pd of a device (net, regex, vdpa,...).
+ * @param share_cache
+ *   Pointer to a global shared MR cache.
+ * @param[out] entry
+ *   Pointer to returning MR cache entry, found in the global cache or newly
+ *   created. If failed to create one, this will not be updated.
+ * @param addr
+ *   Target virtual address to register.
+ * @param mr_ext_memseg_en
+ *   Configurable flag about external memory segment enable or not.
+ *
+ * @return
+ *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on failure and rte_errno is set.
+ */
+uint32_t
+mlx5_mr_create_primary(struct ibv_pd *pd,
+                      struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
+                      struct mr_cache_entry *entry, uintptr_t addr,
+                      unsigned int mr_ext_memseg_en)
+{
+       struct mr_find_contig_memsegs_data data = {.addr = addr, };
+       struct mr_find_contig_memsegs_data data_re;
+       const struct rte_memseg_list *msl;
+       const struct rte_memseg *ms;
+       struct mlx5_mr *mr = NULL;
+       int ms_idx_shift = -1;
+       uint32_t bmp_size;
+       void *bmp_mem;
+       uint32_t ms_n;
+       uint32_t n;
+       size_t len;
+
+       DRV_LOG(DEBUG, "Creating a MR using address (%p)", (void *)addr);
+       /*
+        * Release detached MRs if any. This can't be called with holding either
+        * memory_hotplug_lock or share_cache->rwlock. MRs on the free list have
+        * been detached by the memory free event but it couldn't be released
+        * inside the callback due to deadlock. As a result, releasing resources
+        * is quite opportunistic.
+        */
+       mlx5_mr_garbage_collect(share_cache);
+       /*
+        * If enabled, find out a contiguous virtual address chunk in use, to
+        * which the given address belongs, in order to register maximum range.
+        * In the best case where mempools are not dynamically recreated and
+        * '--socket-mem' is specified as an EAL option, it is very likely to
+        * have only one MR(LKey) per a socket and per a hugepage-size even
+        * though the system memory is highly fragmented. As the whole memory
+        * chunk will be pinned by kernel, it can't be reused unless entire
+        * chunk is freed from EAL.
+        *
+        * If disabled, just register one memseg (page). Then, memory
+        * consumption will be minimized but it may drop performance if there
+        * are many MRs to lookup on the datapath.
+        */
+       if (!mr_ext_memseg_en) {
+               data.msl = rte_mem_virt2memseg_list((void *)addr);
+               data.start = RTE_ALIGN_FLOOR(addr, data.msl->page_sz);
+               data.end = data.start + data.msl->page_sz;
+       } else if (!rte_memseg_contig_walk(mr_find_contig_memsegs_cb, &data)) {
+               DRV_LOG(WARNING,
+                       "Unable to find virtually contiguous"
+                       " chunk for address (%p)."
+                       " rte_memseg_contig_walk() failed.", (void *)addr);
+               rte_errno = ENXIO;
+               goto err_nolock;
+       }
+alloc_resources:
+       /* Addresses must be page-aligned. */
+       MLX5_ASSERT(data.msl);
+       MLX5_ASSERT(rte_is_aligned((void *)data.start, data.msl->page_sz));
+       MLX5_ASSERT(rte_is_aligned((void *)data.end, data.msl->page_sz));
+       msl = data.msl;
+       ms = rte_mem_virt2memseg((void *)data.start, msl);
+       len = data.end - data.start;
+       MLX5_ASSERT(ms);
+       MLX5_ASSERT(msl->page_sz == ms->hugepage_sz);
+       /* Number of memsegs in the range. */
+       ms_n = len / msl->page_sz;
+       DEBUG("Extending %p to [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "),"
+             " page_sz=0x%" PRIx64 ", ms_n=%u",
+             (void *)addr, data.start, data.end, msl->page_sz, ms_n);
+       /* Size of memory for bitmap. */
+       bmp_size = rte_bitmap_get_memory_footprint(ms_n);
+       mr = rte_zmalloc_socket(NULL,
+                               RTE_ALIGN_CEIL(sizeof(*mr),
+                                              RTE_CACHE_LINE_SIZE) +
+                               bmp_size,
+                               RTE_CACHE_LINE_SIZE, msl->socket_id);
+       if (mr == NULL) {
+               DEBUG("Unable to allocate memory for a new MR of"
+                     " address (%p).", (void *)addr);
+               rte_errno = ENOMEM;
+               goto err_nolock;
+       }
+       mr->msl = msl;
+       /*
+        * Save the index of the first memseg and initialize memseg bitmap. To
+        * see if a memseg of ms_idx in the memseg-list is still valid, check:
+        *      rte_bitmap_get(mr->bmp, ms_idx - mr->ms_base_idx)
+        */
+       mr->ms_base_idx = rte_fbarray_find_idx(&msl->memseg_arr, ms);
+       bmp_mem = RTE_PTR_ALIGN_CEIL(mr + 1, RTE_CACHE_LINE_SIZE);
+       mr->ms_bmp = rte_bitmap_init(ms_n, bmp_mem, bmp_size);
+       if (mr->ms_bmp == NULL) {
+               DEBUG("Unable to initialize bitmap for a new MR of"
+                     " address (%p).", (void *)addr);
+               rte_errno = EINVAL;
+               goto err_nolock;
+       }
+       /*
+        * Should recheck whether the extended contiguous chunk is still valid.
+        * Because memory_hotplug_lock can't be held if there's any memory
+        * related calls in a critical path, resource allocation above can't be
+        * locked. If the memory has been changed at this point, try again with
+        * just single page. If not, go on with the big chunk atomically from
+        * here.
+        */
+       rte_mcfg_mem_read_lock();
+       data_re = data;
+       if (len > msl->page_sz &&
+           !rte_memseg_contig_walk(mr_find_contig_memsegs_cb, &data_re)) {
+               DEBUG("Unable to find virtually contiguous"
+                     " chunk for address (%p)."
+                     " rte_memseg_contig_walk() failed.", (void *)addr);
+               rte_errno = ENXIO;
+               goto err_memlock;
+       }
+       if (data.start != data_re.start || data.end != data_re.end) {
+               /*
+                * The extended contiguous chunk has been changed. Try again
+                * with single memseg instead.
+                */
+               data.start = RTE_ALIGN_FLOOR(addr, msl->page_sz);
+               data.end = data.start + msl->page_sz;
+               rte_mcfg_mem_read_unlock();
+               mr_free(mr);
+               goto alloc_resources;
+       }
+       MLX5_ASSERT(data.msl == data_re.msl);
+       rte_rwlock_write_lock(&share_cache->rwlock);
+       /*
+        * Check the address is really missing. If other thread already created
+        * one or it is not found due to overflow, abort and return.
+        */
+       if (mlx5_mr_lookup_cache(share_cache, entry, addr) != UINT32_MAX) {
+               /*
+                * Insert to the global cache table. It may fail due to
+                * low-on-memory. Then, this entry will have to be searched
+                * here again.
+                */
+               mr_btree_insert(&share_cache->cache, entry);
+               DEBUG("Found MR for %p on final lookup, abort", (void *)addr);
+               rte_rwlock_write_unlock(&share_cache->rwlock);
+               rte_mcfg_mem_read_unlock();
+               /*
+                * Must be unlocked before calling rte_free() because
+                * mlx5_mr_mem_event_free_cb() can be called inside.
+                */
+               mr_free(mr);
+               return entry->lkey;
+       }
+       /*
+        * Trim start and end addresses for verbs MR. Set bits for registering
+        * memsegs but exclude already registered ones. Bitmap can be
+        * fragmented.
+        */
+       for (n = 0; n < ms_n; ++n) {
+               uintptr_t start;
+               struct mr_cache_entry ret;
+
+               memset(&ret, 0, sizeof(ret));
+               start = data_re.start + n * msl->page_sz;
+               /* Exclude memsegs already registered by other MRs. */
+               if (mlx5_mr_lookup_cache(share_cache, &ret, start) ==
+                   UINT32_MAX) {
+                       /*
+                        * Start from the first unregistered memseg in the
+                        * extended range.
+                        */
+                       if (ms_idx_shift == -1) {
+                               mr->ms_base_idx += n;
+                               data.start = start;
+                               ms_idx_shift = n;
+                       }
+                       data.end = start + msl->page_sz;
+                       rte_bitmap_set(mr->ms_bmp, n - ms_idx_shift);
+                       ++mr->ms_n;
+               }
+       }
+       len = data.end - data.start;
+       mr->ms_bmp_n = len / msl->page_sz;
+       MLX5_ASSERT(ms_idx_shift + mr->ms_bmp_n <= ms_n);
+       /*
+        * Finally create a verbs MR for the memory chunk. ibv_reg_mr() can be
+        * called with holding the memory lock because it doesn't use
+        * mlx5_alloc_buf_extern() which eventually calls rte_malloc_socket()
+        * through mlx5_alloc_verbs_buf().
+        */
+       mr->ibv_mr = mlx5_glue->reg_mr(pd, (void *)data.start, len,
+                                      IBV_ACCESS_LOCAL_WRITE |
+                                          IBV_ACCESS_RELAXED_ORDERING);
+       if (mr->ibv_mr == NULL) {
+               DEBUG("Fail to create a verbs MR for address (%p)",
+                     (void *)addr);
+               rte_errno = EINVAL;
+               goto err_mrlock;
+       }
+       MLX5_ASSERT((uintptr_t)mr->ibv_mr->addr == data.start);
+       MLX5_ASSERT(mr->ibv_mr->length == len);
+       LIST_INSERT_HEAD(&share_cache->mr_list, mr, mr);
+       DEBUG("MR CREATED (%p) for %p:\n"
+             "  [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "),"
+             " lkey=0x%x base_idx=%u ms_n=%u, ms_bmp_n=%u",
+             (void *)mr, (void *)addr, data.start, data.end,
+             rte_cpu_to_be_32(mr->ibv_mr->lkey),
+             mr->ms_base_idx, mr->ms_n, mr->ms_bmp_n);
+       /* Insert to the global cache table. */
+       mlx5_mr_insert_cache(share_cache, mr);
+       /* Fill in output data. */
+       mlx5_mr_lookup_cache(share_cache, entry, addr);
+       /* Lookup can't fail. */
+       MLX5_ASSERT(entry->lkey != UINT32_MAX);
+       rte_rwlock_write_unlock(&share_cache->rwlock);
+       rte_mcfg_mem_read_unlock();
+       return entry->lkey;
+err_mrlock:
+       rte_rwlock_write_unlock(&share_cache->rwlock);
+err_memlock:
+       rte_mcfg_mem_read_unlock();
+err_nolock:
+       /*
+        * In case of error, as this can be called in a datapath, a warning
+        * message per an error is preferable instead. Must be unlocked before
+        * calling rte_free() because mlx5_mr_mem_event_free_cb() can be called
+        * inside.
+        */
+       mr_free(mr);
+       return UINT32_MAX;
+}
+
+/**
+ * Create a new global Memory Region (MR) for a missing virtual address.
+ * This can be called from primary and secondary process.
+ *
+ * @param pd
+ *   Pointer to ibv_pd of a device (net, regex, vdpa,...).
+ * @param share_cache
+ *   Pointer to a global shared MR cache.
+ * @param[out] entry
+ *   Pointer to returning MR cache entry, found in the global cache or newly
+ *   created. If failed to create one, this will not be updated.
+ * @param addr
+ *   Target virtual address to register.
+ *
+ * @return
+ *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on failure and rte_errno is set.
+ */
+static uint32_t
+mlx5_mr_create(struct ibv_pd *pd, struct mlx5_mp_id *mp_id,
+              struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
+              struct mr_cache_entry *entry, uintptr_t addr,
+              unsigned int mr_ext_memseg_en)
+{
+       uint32_t ret = 0;
+
+       switch (rte_eal_process_type()) {
+       case RTE_PROC_PRIMARY:
+               ret = mlx5_mr_create_primary(pd, share_cache, entry,
+                                            addr, mr_ext_memseg_en);
+               break;
+       case RTE_PROC_SECONDARY:
+               ret = mlx5_mr_create_secondary(pd, mp_id, share_cache, entry,
+                                              addr, mr_ext_memseg_en);
+               break;
+       default:
+               break;
+       }
+       return ret;
+}
+
+/**
+ * Look up address in the global MR cache table. If not found, create a new MR.
+ * Insert the found/created entry to local bottom-half cache table.
+ *
+ * @param pd
+ *   Pointer to ibv_pd of a device (net, regex, vdpa,...).
+ * @param share_cache
+ *   Pointer to a global shared MR cache.
+ * @param mr_ctrl
+ *   Pointer to per-queue MR control structure.
+ * @param[out] entry
+ *   Pointer to returning MR cache entry, found in the global cache or newly
+ *   created. If failed to create one, this is not written.
+ * @param addr
+ *   Search key.
+ *
+ * @return
+ *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
+ */
+static uint32_t
+mr_lookup_caches(struct ibv_pd *pd, struct mlx5_mp_id *mp_id,
+                struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
+                struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl,
+                struct mr_cache_entry *entry, uintptr_t addr,
+                unsigned int mr_ext_memseg_en)
+{
+       struct mlx5_mr_btree *bt = &mr_ctrl->cache_bh;
+       uint32_t lkey;
+       uint16_t idx;
+
+       /* If local cache table is full, try to double it. */
+       if (unlikely(bt->len == bt->size))
+               mr_btree_expand(bt, bt->size << 1);
+       /* Look up in the global cache. */
+       rte_rwlock_read_lock(&share_cache->rwlock);
+       lkey = mr_btree_lookup(&share_cache->cache, &idx, addr);
+       if (lkey != UINT32_MAX) {
+               /* Found. */
+               *entry = (*share_cache->cache.table)[idx];
+               rte_rwlock_read_unlock(&share_cache->rwlock);
+               /*
+                * Update local cache. Even if it fails, return the found entry
+                * to update top-half cache. Next time, this entry will be found
+                * in the global cache.
+                */
+               mr_btree_insert(bt, entry);
+               return lkey;
+       }
+       rte_rwlock_read_unlock(&share_cache->rwlock);
+       /* First time to see the address? Create a new MR. */
+       lkey = mlx5_mr_create(pd, mp_id, share_cache, entry, addr,
+                             mr_ext_memseg_en);
+       /*
+        * Update the local cache if successfully created a new global MR. Even
+        * if failed to create one, there's no action to take in this datapath
+        * code. As returning LKey is invalid, this will eventually make HW
+        * fail.
+        */
+       if (lkey != UINT32_MAX)
+               mr_btree_insert(bt, entry);
+       return lkey;
+}
+
+/**
+ * Bottom-half of LKey search on datapath. First search in cache_bh[] and if
+ * misses, search in the global MR cache table and update the new entry to
+ * per-queue local caches.
+ *
+ * @param pd
+ *   Pointer to ibv_pd of a device (net, regex, vdpa,...).
+ * @param share_cache
+ *   Pointer to a global shared MR cache.
+ * @param mr_ctrl
+ *   Pointer to per-queue MR control structure.
+ * @param addr
+ *   Search key.
+ *
+ * @return
+ *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
+ */
+uint32_t mlx5_mr_addr2mr_bh(struct ibv_pd *pd, struct mlx5_mp_id *mp_id,
+                           struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
+                           struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl,
+                           uintptr_t addr, unsigned int mr_ext_memseg_en)
+{
+       uint32_t lkey;
+       uint16_t bh_idx = 0;
+       /* Victim in top-half cache to replace with new entry. */
+       struct mr_cache_entry *repl = &mr_ctrl->cache[mr_ctrl->head];
+
+       /* Binary-search MR translation table. */
+       lkey = mr_btree_lookup(&mr_ctrl->cache_bh, &bh_idx, addr);
+       /* Update top-half cache. */
+       if (likely(lkey != UINT32_MAX)) {
+               *repl = (*mr_ctrl->cache_bh.table)[bh_idx];
+       } else {
+               /*
+                * If missed in local lookup table, search in the global cache
+                * and local cache_bh[] will be updated inside if possible.
+                * Top-half cache entry will also be updated.
+                */
+               lkey = mr_lookup_caches(pd, mp_id, share_cache, mr_ctrl,
+                                       repl, addr, mr_ext_memseg_en);
+               if (unlikely(lkey == UINT32_MAX))
+                       return UINT32_MAX;
+       }
+       /* Update the most recently used entry. */
+       mr_ctrl->mru = mr_ctrl->head;
+       /* Point to the next victim, the oldest. */
+       mr_ctrl->head = (mr_ctrl->head + 1) % MLX5_MR_CACHE_N;
+       return lkey;
+}
+
+/**
+ * Release all the created MRs and resources on global MR cache of a device.
+ * list.
+ *
+ * @param share_cache
+ *   Pointer to a global shared MR cache.
+ */
+void
+mlx5_mr_release_cache(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache)
+{
+       struct mlx5_mr *mr_next;
+
+       rte_rwlock_write_lock(&share_cache->rwlock);
+       /* Detach from MR list and move to free list. */
+       mr_next = LIST_FIRST(&share_cache->mr_list);
+       while (mr_next != NULL) {
+               struct mlx5_mr *mr = mr_next;
+
+               mr_next = LIST_NEXT(mr, mr);
+               LIST_REMOVE(mr, mr);
+               LIST_INSERT_HEAD(&share_cache->mr_free_list, mr, mr);
+       }
+       LIST_INIT(&share_cache->mr_list);
+       /* Free global cache. */
+       mlx5_mr_btree_free(&share_cache->cache);
+       rte_rwlock_write_unlock(&share_cache->rwlock);
+       /* Free all remaining MRs. */
+       mlx5_mr_garbage_collect(share_cache);
+}
+
+/**
+ * Flush all of the local cache entries.
+ *
+ * @param mr_ctrl
+ *   Pointer to per-queue MR local cache.
+ */
+void
+mlx5_mr_flush_local_cache(struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl)
+{
+       /* Reset the most-recently-used index. */
+       mr_ctrl->mru = 0;
+       /* Reset the linear search array. */
+       mr_ctrl->head = 0;
+       memset(mr_ctrl->cache, 0, sizeof(mr_ctrl->cache));
+       /* Reset the B-tree table. */
+       mr_ctrl->cache_bh.len = 1;
+       mr_ctrl->cache_bh.overflow = 0;
+       /* Update the generation number. */
+       mr_ctrl->cur_gen = *mr_ctrl->dev_gen_ptr;
+       DRV_LOG(DEBUG, "mr_ctrl(%p): flushed, cur_gen=%d",
+               (void *)mr_ctrl, mr_ctrl->cur_gen);
+}
+
+/**
+ * Creates a memory region for external memory, that is memory which is not
+ * part of the DPDK memory segments.
+ *
+ * @param pd
+ *   Pointer to ibv_pd of a device (net, regex, vdpa,...).
+ * @param addr
+ *   Starting virtual address of memory.
+ * @param len
+ *   Length of memory segment being mapped.
+ * @param socked_id
+ *   Socket to allocate heap memory for the control structures.
+ *
+ * @return
+ *   Pointer to MR structure on success, NULL otherwise.
+ */
+struct mlx5_mr *
+mlx5_create_mr_ext(struct ibv_pd *pd, uintptr_t addr, size_t len, int socket_id)
+{
+       struct mlx5_mr *mr = NULL;
+
+       mr = rte_zmalloc_socket(NULL,
+                               RTE_ALIGN_CEIL(sizeof(*mr),
+                                              RTE_CACHE_LINE_SIZE),
+                               RTE_CACHE_LINE_SIZE, socket_id);
+       if (mr == NULL)
+               return NULL;
+       mr->ibv_mr = mlx5_glue->reg_mr(pd, (void *)addr, len,
+                                      IBV_ACCESS_LOCAL_WRITE |
+                                          IBV_ACCESS_RELAXED_ORDERING);
+       if (mr->ibv_mr == NULL) {
+               DRV_LOG(WARNING,
+                       "Fail to create a verbs MR for address (%p)",
+                       (void *)addr);
+               rte_free(mr);
+               return NULL;
+       }
+       mr->msl = NULL; /* Mark it is external memory. */
+       mr->ms_bmp = NULL;
+       mr->ms_n = 1;
+       mr->ms_bmp_n = 1;
+       DRV_LOG(DEBUG,
+               "MR CREATED (%p) for external memory %p:\n"
+               "  [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "),"
+               " lkey=0x%x base_idx=%u ms_n=%u, ms_bmp_n=%u",
+               (void *)mr, (void *)addr,
+               addr, addr + len, rte_cpu_to_be_32(mr->ibv_mr->lkey),
+               mr->ms_base_idx, mr->ms_n, mr->ms_bmp_n);
+       return mr;
+}
+
+/**
+ * Dump all the created MRs and the global cache entries.
+ *
+ * @param sh
+ *   Pointer to Ethernet device shared context.
+ */
+void
+mlx5_mr_dump_cache(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache __rte_unused)
+{
+#ifdef RTE_LIBRTE_MLX5_DEBUG
+       struct mlx5_mr *mr;
+       int mr_n = 0;
+       int chunk_n = 0;
+
+       rte_rwlock_read_lock(&share_cache->rwlock);
+       /* Iterate all the existing MRs. */
+       LIST_FOREACH(mr, &share_cache->mr_list, mr) {
+               unsigned int n;
+
+               DEBUG("MR[%u], LKey = 0x%x, ms_n = %u, ms_bmp_n = %u",
+                     mr_n++, rte_cpu_to_be_32(mr->ibv_mr->lkey),
+                     mr->ms_n, mr->ms_bmp_n);
+               if (mr->ms_n == 0)
+                       continue;
+               for (n = 0; n < mr->ms_bmp_n; ) {
+                       struct mr_cache_entry ret = { 0, };
+
+                       n = mr_find_next_chunk(mr, &ret, n);
+                       if (!ret.end)
+                               break;
+                       DEBUG("  chunk[%u], [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR ")",
+                             chunk_n++, ret.start, ret.end);
+               }
+       }
+       DEBUG("Dumping global cache %p", (void *)share_cache);
+       mlx5_mr_btree_dump(&share_cache->cache);
+       rte_rwlock_read_unlock(&share_cache->rwlock);
+#endif
+}
diff --git a/drivers/common/mlx5/mlx5_common_mr.h b/drivers/common/mlx5/mlx5_common_mr.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..e805f96
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,160 @@
+/* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
+ * Copyright 2018 6WIND S.A.
+ * Copyright 2018 Mellanox Technologies, Ltd
+ */
+
+#ifndef RTE_PMD_MLX5_COMMON_MR_H_
+#define RTE_PMD_MLX5_COMMON_MR_H_
+
+#include <stddef.h>
+#include <stdint.h>
+#include <sys/queue.h>
+
+/* Verbs header. */
+/* ISO C doesn't support unnamed structs/unions, disabling -pedantic. */
+#ifdef PEDANTIC
+#pragma GCC diagnostic ignored "-Wpedantic"
+#endif
+#include <infiniband/verbs.h>
+#include <infiniband/mlx5dv.h>
+#ifdef PEDANTIC
+#pragma GCC diagnostic error "-Wpedantic"
+#endif
+
+#include <rte_rwlock.h>
+#include <rte_bitmap.h>
+#include <rte_memory.h>
+
+#include "mlx5_common_mp.h"
+
+/* Size of per-queue MR cache array for linear search. */
+#define MLX5_MR_CACHE_N 8
+#define MLX5_MR_BTREE_CACHE_N 256
+
+/* Memory Region object. */
+struct mlx5_mr {
+       LIST_ENTRY(mlx5_mr) mr; /**< Pointer to the prev/next entry. */
+       struct ibv_mr *ibv_mr; /* Verbs Memory Region. */
+       const struct rte_memseg_list *msl;
+       int ms_base_idx; /* Start index of msl->memseg_arr[]. */
+       int ms_n; /* Number of memsegs in use. */
+       uint32_t ms_bmp_n; /* Number of bits in memsegs bit-mask. */
+       struct rte_bitmap *ms_bmp; /* Bit-mask of memsegs belonged to MR. */
+};
+
+/* Cache entry for Memory Region. */
+struct mr_cache_entry {
+       uintptr_t start; /* Start address of MR. */
+       uintptr_t end; /* End address of MR. */
+       uint32_t lkey; /* rte_cpu_to_be_32(ibv_mr->lkey). */
+} __rte_packed;
+
+/* MR Cache table for Binary search. */
+struct mlx5_mr_btree {
+       uint16_t len; /* Number of entries. */
+       uint16_t size; /* Total number of entries. */
+       int overflow; /* Mark failure of table expansion. */
+       struct mr_cache_entry (*table)[];
+} __rte_packed;
+
+/* Per-queue MR control descriptor. */
+struct mlx5_mr_ctrl {
+       uint32_t *dev_gen_ptr; /* Generation number of device to poll. */
+       uint32_t cur_gen; /* Generation number saved to flush caches. */
+       uint16_t mru; /* Index of last hit entry in top-half cache. */
+       uint16_t head; /* Index of the oldest entry in top-half cache. */
+       struct mr_cache_entry cache[MLX5_MR_CACHE_N]; /* Cache for top-half. */
+       struct mlx5_mr_btree cache_bh; /* Cache for bottom-half. */
+} __rte_packed;
+
+LIST_HEAD(mlx5_mr_list, mlx5_mr);
+
+/* Global per-device MR cache. */
+struct mlx5_mr_share_cache {
+       uint32_t dev_gen; /* Generation number to flush local caches. */
+       rte_rwlock_t rwlock; /* MR cache Lock. */
+       struct mlx5_mr_btree cache; /* Global MR cache table. */
+       struct mlx5_mr_list mr_list; /* Registered MR list. */
+       struct mlx5_mr_list mr_free_list; /* Freed MR list. */
+} __rte_packed;
+
+/**
+ * Look up LKey from given lookup table by linear search. Firstly look up the
+ * last-hit entry. If miss, the entire array is searched. If found, update the
+ * last-hit index and return LKey.
+ *
+ * @param lkp_tbl
+ *   Pointer to lookup table.
+ * @param[in,out] cached_idx
+ *   Pointer to last-hit index.
+ * @param n
+ *   Size of lookup table.
+ * @param addr
+ *   Search key.
+ *
+ * @return
+ *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
+ */
+static __rte_always_inline uint32_t
+mlx5_mr_lookup_lkey(struct mr_cache_entry *lkp_tbl, uint16_t *cached_idx,
+                   uint16_t n, uintptr_t addr)
+{
+       uint16_t idx;
+
+       if (likely(addr >= lkp_tbl[*cached_idx].start &&
+                  addr < lkp_tbl[*cached_idx].end))
+               return lkp_tbl[*cached_idx].lkey;
+       for (idx = 0; idx < n && lkp_tbl[idx].start != 0; ++idx) {
+               if (addr >= lkp_tbl[idx].start &&
+                   addr < lkp_tbl[idx].end) {
+                       /* Found. */
+                       *cached_idx = idx;
+                       return lkp_tbl[idx].lkey;
+               }
+       }
+       return UINT32_MAX;
+}
+
+__rte_experimental
+int mlx5_mr_btree_init(struct mlx5_mr_btree *bt, int n, int socket);
+__rte_experimental
+void mlx5_mr_btree_free(struct mlx5_mr_btree *bt);
+__rte_experimental
+void mlx5_mr_btree_dump(struct mlx5_mr_btree *bt __rte_unused);
+__rte_experimental
+uint32_t mlx5_mr_addr2mr_bh(struct ibv_pd *pd, struct mlx5_mp_id *mp_id,
+                           struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
+                           struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl,
+                           uintptr_t addr, unsigned int mr_ext_memseg_en);
+__rte_experimental
+void mlx5_mr_release_cache(struct mlx5_mr_share_cache *mr_cache);
+__rte_experimental
+void mlx5_mr_dump_cache(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache __rte_unused);
+__rte_experimental
+void mlx5_mr_rebuild_cache(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache);
+__rte_experimental
+void mlx5_mr_flush_local_cache(struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl);
+__rte_experimental
+int
+mlx5_mr_insert_cache(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
+                    struct mlx5_mr *mr);
+__rte_experimental
+uint32_t
+mlx5_mr_lookup_cache(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
+                    struct mr_cache_entry *entry, uintptr_t addr);
+__rte_experimental
+struct mlx5_mr *
+mlx5_mr_lookup_list(struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
+                   struct mr_cache_entry *entry, uintptr_t addr);
+__rte_experimental
+struct mlx5_mr *
+mlx5_create_mr_ext(struct ibv_pd *pd, uintptr_t addr, size_t len,
+                  int socket_id);
+__rte_experimental
+uint32_t
+mlx5_mr_create_primary(struct ibv_pd *pd,
+                      struct mlx5_mr_share_cache *share_cache,
+                      struct mr_cache_entry *entry, uintptr_t addr,
+                      unsigned int mr_ext_memseg_en);
+
+#endif /* RTE_PMD_MLX5_COMMON_MR_H_ */
index 265703d..b58a378 100644 (file)
@@ -61,4 +61,18 @@ EXPERIMENTAL {
        mlx5_mp_req_mr_create;
        mlx5_mp_req_queue_state_modify;
        mlx5_mp_req_verbs_cmd_fd;
+
+       mlx5_mr_btree_init;
+       mlx5_mr_btree_free;
+       mlx5_mr_btree_dump;
+       mlx5_mr_addr2mr_bh;
+       mlx5_mr_release_cache;
+       mlx5_mr_dump_cache;
+       mlx5_mr_rebuild_cache;
+       mlx5_mr_insert_cache;
+       mlx5_mr_lookup_cache;
+       mlx5_mr_lookup_list;
+       mlx5_create_mr_ext;
+       mlx5_mr_create_primary;
+       mlx5_mr_flush_local_cache;
 };
index d87c384..f8b134c 100644 (file)
@@ -623,7 +623,7 @@ mlx5_alloc_shared_ibctx(const struct mlx5_dev_spawn_data *spawn,
         * At this point the device is not added to the memory
         * event list yet, context is just being created.
         */
-       err = mlx5_mr_btree_init(&sh->mr.cache,
+       err = mlx5_mr_btree_init(&sh->share_cache.cache,
                                 MLX5_MR_BTREE_CACHE_N * 2,
                                 spawn->pci_dev->device.numa_node);
        if (err) {
@@ -695,7 +695,7 @@ mlx5_free_shared_ibctx(struct mlx5_ibv_shared *sh)
        LIST_REMOVE(sh, mem_event_cb);
        rte_rwlock_write_unlock(&mlx5_shared_data->mem_event_rwlock);
        /* Release created Memory Regions. */
-       mlx5_mr_release(sh);
+       mlx5_mr_release_cache(&sh->share_cache);
        /* Remove context from the global device list. */
        LIST_REMOVE(sh, next);
        /*
index dd16da7..01112f7 100644 (file)
 #include <mlx5_prm.h>
 #include <mlx5_nl.h>
 #include <mlx5_common_mp.h>
+#include <mlx5_common_mr.h>
 
 #include "mlx5_defs.h"
 #include "mlx5_utils.h"
-#include "mlx5_mr.h"
 #include "mlx5_autoconf.h"
 
 /** Key string for IPC. */
@@ -199,8 +199,6 @@ struct mlx5_verbs_alloc_ctx {
        const void *obj; /* Pointer to the DPDK object. */
 };
 
-LIST_HEAD(mlx5_mr_list, mlx5_mr);
-
 /* Flow drop context necessary due to Verbs API. */
 struct mlx5_drop {
        struct mlx5_hrxq *hrxq; /* Hash Rx queue queue. */
@@ -411,13 +409,7 @@ struct mlx5_ibv_shared {
        struct ibv_device_attr_ex device_attr; /* Device properties. */
        LIST_ENTRY(mlx5_ibv_shared) mem_event_cb;
        /**< Called by memory event callback. */
-       struct {
-               uint32_t dev_gen; /* Generation number to flush local caches. */
-               rte_rwlock_t rwlock; /* MR Lock. */
-               struct mlx5_mr_btree cache; /* Global MR cache table. */
-               struct mlx5_mr_list mr_list; /* Registered MR list. */
-               struct mlx5_mr_list mr_free_list; /* Freed MR list. */
-       } mr;
+       struct mlx5_mr_share_cache share_cache;
        /* Shared DV/DR flow data section. */
        pthread_mutex_t dv_mutex; /* DV context mutex. */
        uint32_t dv_meta_mask; /* flow META metadata supported mask. */
index 43684db..7ad322d 100644 (file)
@@ -11,6 +11,7 @@
 #include <rte_string_fns.h>
 
 #include <mlx5_common_mp.h>
+#include <mlx5_common_mr.h>
 
 #include "mlx5.h"
 #include "mlx5_rxtx.h"
@@ -25,7 +26,7 @@ mlx5_mp_primary_handle(const struct rte_mp_msg *mp_msg, const void *peer)
                (const struct mlx5_mp_param *)mp_msg->param;
        struct rte_eth_dev *dev;
        struct mlx5_priv *priv;
-       struct mlx5_mr_cache entry;
+       struct mr_cache_entry entry;
        uint32_t lkey;
        int ret;
 
@@ -40,7 +41,10 @@ mlx5_mp_primary_handle(const struct rte_mp_msg *mp_msg, const void *peer)
        switch (param->type) {
        case MLX5_MP_REQ_CREATE_MR:
                mp_init_msg(&priv->mp_id, &mp_res, param->type);
-               lkey = mlx5_mr_create_primary(dev, &entry, param->args.addr);
+               lkey = mlx5_mr_create_primary(priv->sh->pd,
+                                             &priv->sh->share_cache,
+                                             &entry, param->args.addr,
+                                             priv->config.mr_ext_memseg_en);
                if (lkey == UINT32_MAX)
                        res->result = -rte_errno;
                ret = rte_mp_reply(&mp_res, peer);
index 9151992..2b4b3e2 100644 (file)
@@ -18,6 +18,8 @@
 #include <rte_bus_pci.h>
 
 #include <mlx5_glue.h>
+#include <mlx5_common_mp.h>
+#include <mlx5_common_mr.h>
 
 #include "mlx5.h"
 #include "mlx5_mr.h"
@@ -36,834 +38,6 @@ struct mr_update_mp_data {
        int ret;
 };
 
-/**
- * Expand B-tree table to a given size. Can't be called with holding
- * memory_hotplug_lock or sh->mr.rwlock due to rte_realloc().
- *
- * @param bt
- *   Pointer to B-tree structure.
- * @param n
- *   Number of entries for expansion.
- *
- * @return
- *   0 on success, -1 on failure.
- */
-static int
-mr_btree_expand(struct mlx5_mr_btree *bt, int n)
-{
-       void *mem;
-       int ret = 0;
-
-       if (n <= bt->size)
-               return ret;
-       /*
-        * Downside of directly using rte_realloc() is that SOCKET_ID_ANY is
-        * used inside if there's no room to expand. Because this is a quite
-        * rare case and a part of very slow path, it is very acceptable.
-        * Initially cache_bh[] will be given practically enough space and once
-        * it is expanded, expansion wouldn't be needed again ever.
-        */
-       mem = rte_realloc(bt->table, n * sizeof(struct mlx5_mr_cache), 0);
-       if (mem == NULL) {
-               /* Not an error, B-tree search will be skipped. */
-               DRV_LOG(WARNING, "failed to expand MR B-tree (%p) table",
-                       (void *)bt);
-               ret = -1;
-       } else {
-               DRV_LOG(DEBUG, "expanded MR B-tree table (size=%u)", n);
-               bt->table = mem;
-               bt->size = n;
-       }
-       return ret;
-}
-
-/**
- * Look up LKey from given B-tree lookup table, store the last index and return
- * searched LKey.
- *
- * @param bt
- *   Pointer to B-tree structure.
- * @param[out] idx
- *   Pointer to index. Even on search failure, returns index where it stops
- *   searching so that index can be used when inserting a new entry.
- * @param addr
- *   Search key.
- *
- * @return
- *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
- */
-static uint32_t
-mr_btree_lookup(struct mlx5_mr_btree *bt, uint16_t *idx, uintptr_t addr)
-{
-       struct mlx5_mr_cache *lkp_tbl;
-       uint16_t n;
-       uint16_t base = 0;
-
-       MLX5_ASSERT(bt != NULL);
-       lkp_tbl = *bt->table;
-       n = bt->len;
-       /* First entry must be NULL for comparison. */
-       MLX5_ASSERT(bt->len > 0 || (lkp_tbl[0].start == 0 &&
-                                   lkp_tbl[0].lkey == UINT32_MAX));
-       /* Binary search. */
-       do {
-               register uint16_t delta = n >> 1;
-
-               if (addr < lkp_tbl[base + delta].start) {
-                       n = delta;
-               } else {
-                       base += delta;
-                       n -= delta;
-               }
-       } while (n > 1);
-       MLX5_ASSERT(addr >= lkp_tbl[base].start);
-       *idx = base;
-       if (addr < lkp_tbl[base].end)
-               return lkp_tbl[base].lkey;
-       /* Not found. */
-       return UINT32_MAX;
-}
-
-/**
- * Insert an entry to B-tree lookup table.
- *
- * @param bt
- *   Pointer to B-tree structure.
- * @param entry
- *   Pointer to new entry to insert.
- *
- * @return
- *   0 on success, -1 on failure.
- */
-static int
-mr_btree_insert(struct mlx5_mr_btree *bt, struct mlx5_mr_cache *entry)
-{
-       struct mlx5_mr_cache *lkp_tbl;
-       uint16_t idx = 0;
-       size_t shift;
-
-       MLX5_ASSERT(bt != NULL);
-       MLX5_ASSERT(bt->len <= bt->size);
-       MLX5_ASSERT(bt->len > 0);
-       lkp_tbl = *bt->table;
-       /* Find out the slot for insertion. */
-       if (mr_btree_lookup(bt, &idx, entry->start) != UINT32_MAX) {
-               DRV_LOG(DEBUG,
-                       "abort insertion to B-tree(%p): already exist at"
-                       " idx=%u [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR ") lkey=0x%x",
-                       (void *)bt, idx, entry->start, entry->end, entry->lkey);
-               /* Already exist, return. */
-               return 0;
-       }
-       /* If table is full, return error. */
-       if (unlikely(bt->len == bt->size)) {
-               bt->overflow = 1;
-               return -1;
-       }
-       /* Insert entry. */
-       ++idx;
-       shift = (bt->len - idx) * sizeof(struct mlx5_mr_cache);
-       if (shift)
-               memmove(&lkp_tbl[idx + 1], &lkp_tbl[idx], shift);
-       lkp_tbl[idx] = *entry;
-       bt->len++;
-       DRV_LOG(DEBUG,
-               "inserted B-tree(%p)[%u],"
-               " [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR ") lkey=0x%x",
-               (void *)bt, idx, entry->start, entry->end, entry->lkey);
-       return 0;
-}
-
-/**
- * Initialize B-tree and allocate memory for lookup table.
- *
- * @param bt
- *   Pointer to B-tree structure.
- * @param n
- *   Number of entries to allocate.
- * @param socket
- *   NUMA socket on which memory must be allocated.
- *
- * @return
- *   0 on success, a negative errno value otherwise and rte_errno is set.
- */
-int
-mlx5_mr_btree_init(struct mlx5_mr_btree *bt, int n, int socket)
-{
-       if (bt == NULL) {
-               rte_errno = EINVAL;
-               return -rte_errno;
-       }
-       MLX5_ASSERT(!bt->table && !bt->size);
-       memset(bt, 0, sizeof(*bt));
-       bt->table = rte_calloc_socket("B-tree table",
-                                     n, sizeof(struct mlx5_mr_cache),
-                                     0, socket);
-       if (bt->table == NULL) {
-               rte_errno = ENOMEM;
-               DEBUG("failed to allocate memory for btree cache on socket %d",
-                     socket);
-               return -rte_errno;
-       }
-       bt->size = n;
-       /* First entry must be NULL for binary search. */
-       (*bt->table)[bt->len++] = (struct mlx5_mr_cache) {
-               .lkey = UINT32_MAX,
-       };
-       DEBUG("initialized B-tree %p with table %p",
-             (void *)bt, (void *)bt->table);
-       return 0;
-}
-
-/**
- * Free B-tree resources.
- *
- * @param bt
- *   Pointer to B-tree structure.
- */
-void
-mlx5_mr_btree_free(struct mlx5_mr_btree *bt)
-{
-       if (bt == NULL)
-               return;
-       DEBUG("freeing B-tree %p with table %p",
-             (void *)bt, (void *)bt->table);
-       rte_free(bt->table);
-       memset(bt, 0, sizeof(*bt));
-}
-
-/**
- * Dump all the entries in a B-tree
- *
- * @param bt
- *   Pointer to B-tree structure.
- */
-void
-mlx5_mr_btree_dump(struct mlx5_mr_btree *bt __rte_unused)
-{
-#ifdef RTE_LIBRTE_MLX5_DEBUG
-       int idx;
-       struct mlx5_mr_cache *lkp_tbl;
-
-       if (bt == NULL)
-               return;
-       lkp_tbl = *bt->table;
-       for (idx = 0; idx < bt->len; ++idx) {
-               struct mlx5_mr_cache *entry = &lkp_tbl[idx];
-
-               DEBUG("B-tree(%p)[%u],"
-                     " [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR ") lkey=0x%x",
-                     (void *)bt, idx, entry->start, entry->end, entry->lkey);
-       }
-#endif
-}
-
-/**
- * Find virtually contiguous memory chunk in a given MR.
- *
- * @param dev
- *   Pointer to MR structure.
- * @param[out] entry
- *   Pointer to returning MR cache entry. If not found, this will not be
- *   updated.
- * @param start_idx
- *   Start index of the memseg bitmap.
- *
- * @return
- *   Next index to go on lookup.
- */
-static int
-mr_find_next_chunk(struct mlx5_mr *mr, struct mlx5_mr_cache *entry,
-                  int base_idx)
-{
-       uintptr_t start = 0;
-       uintptr_t end = 0;
-       uint32_t idx = 0;
-
-       /* MR for external memory doesn't have memseg list. */
-       if (mr->msl == NULL) {
-               struct ibv_mr *ibv_mr = mr->ibv_mr;
-
-               MLX5_ASSERT(mr->ms_bmp_n == 1);
-               MLX5_ASSERT(mr->ms_n == 1);
-               MLX5_ASSERT(base_idx == 0);
-               /*
-                * Can't search it from memseg list but get it directly from
-                * verbs MR as there's only one chunk.
-                */
-               entry->start = (uintptr_t)ibv_mr->addr;
-               entry->end = (uintptr_t)ibv_mr->addr + mr->ibv_mr->length;
-               entry->lkey = rte_cpu_to_be_32(mr->ibv_mr->lkey);
-               /* Returning 1 ends iteration. */
-               return 1;
-       }
-       for (idx = base_idx; idx < mr->ms_bmp_n; ++idx) {
-               if (rte_bitmap_get(mr->ms_bmp, idx)) {
-                       const struct rte_memseg_list *msl;
-                       const struct rte_memseg *ms;
-
-                       msl = mr->msl;
-                       ms = rte_fbarray_get(&msl->memseg_arr,
-                                            mr->ms_base_idx + idx);
-                       MLX5_ASSERT(msl->page_sz == ms->hugepage_sz);
-                       if (!start)
-                               start = ms->addr_64;
-                       end = ms->addr_64 + ms->hugepage_sz;
-               } else if (start) {
-                       /* Passed the end of a fragment. */
-                       break;
-               }
-       }
-       if (start) {
-               /* Found one chunk. */
-               entry->start = start;
-               entry->end = end;
-               entry->lkey = rte_cpu_to_be_32(mr->ibv_mr->lkey);
-       }
-       return idx;
-}
-
-/**
- * Insert a MR to the global B-tree cache. It may fail due to low-on-memory.
- * Then, this entry will have to be searched by mr_lookup_dev_list() in
- * mlx5_mr_create() on miss.
- *
- * @param dev
- *   Pointer to Ethernet device shared context.
- * @param mr
- *   Pointer to MR to insert.
- *
- * @return
- *   0 on success, -1 on failure.
- */
-static int
-mr_insert_dev_cache(struct mlx5_ibv_shared *sh, struct mlx5_mr *mr)
-{
-       unsigned int n;
-
-       DRV_LOG(DEBUG, "device %s inserting MR(%p) to global cache",
-               sh->ibdev_name, (void *)mr);
-       for (n = 0; n < mr->ms_bmp_n; ) {
-               struct mlx5_mr_cache entry;
-
-               memset(&entry, 0, sizeof(entry));
-               /* Find a contiguous chunk and advance the index. */
-               n = mr_find_next_chunk(mr, &entry, n);
-               if (!entry.end)
-                       break;
-               if (mr_btree_insert(&sh->mr.cache, &entry) < 0) {
-                       /*
-                        * Overflowed, but the global table cannot be expanded
-                        * because of deadlock.
-                        */
-                       return -1;
-               }
-       }
-       return 0;
-}
-
-/**
- * Look up address in the original global MR list.
- *
- * @param sh
- *   Pointer to Ethernet device shared context.
- * @param[out] entry
- *   Pointer to returning MR cache entry. If no match, this will not be updated.
- * @param addr
- *   Search key.
- *
- * @return
- *   Found MR on match, NULL otherwise.
- */
-static struct mlx5_mr *
-mr_lookup_dev_list(struct mlx5_ibv_shared *sh, struct mlx5_mr_cache *entry,
-                  uintptr_t addr)
-{
-       struct mlx5_mr *mr;
-
-       /* Iterate all the existing MRs. */
-       LIST_FOREACH(mr, &sh->mr.mr_list, mr) {
-               unsigned int n;
-
-               if (mr->ms_n == 0)
-                       continue;
-               for (n = 0; n < mr->ms_bmp_n; ) {
-                       struct mlx5_mr_cache ret;
-
-                       memset(&ret, 0, sizeof(ret));
-                       n = mr_find_next_chunk(mr, &ret, n);
-                       if (addr >= ret.start && addr < ret.end) {
-                               /* Found. */
-                               *entry = ret;
-                               return mr;
-                       }
-               }
-       }
-       return NULL;
-}
-
-/**
- * Look up address on device.
- *
- * @param dev
- *   Pointer to Ethernet device shared context.
- * @param[out] entry
- *   Pointer to returning MR cache entry. If no match, this will not be updated.
- * @param addr
- *   Search key.
- *
- * @return
- *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on failure and rte_errno is set.
- */
-static uint32_t
-mr_lookup_dev(struct mlx5_ibv_shared *sh, struct mlx5_mr_cache *entry,
-             uintptr_t addr)
-{
-       uint16_t idx;
-       uint32_t lkey = UINT32_MAX;
-       struct mlx5_mr *mr;
-
-       /*
-        * If the global cache has overflowed since it failed to expand the
-        * B-tree table, it can't have all the existing MRs. Then, the address
-        * has to be searched by traversing the original MR list instead, which
-        * is very slow path. Otherwise, the global cache is all inclusive.
-        */
-       if (!unlikely(sh->mr.cache.overflow)) {
-               lkey = mr_btree_lookup(&sh->mr.cache, &idx, addr);
-               if (lkey != UINT32_MAX)
-                       *entry = (*sh->mr.cache.table)[idx];
-       } else {
-               /* Falling back to the slowest path. */
-               mr = mr_lookup_dev_list(sh, entry, addr);
-               if (mr != NULL)
-                       lkey = entry->lkey;
-       }
-       MLX5_ASSERT(lkey == UINT32_MAX || (addr >= entry->start &&
-                                          addr < entry->end));
-       return lkey;
-}
-
-/**
- * Free MR resources. MR lock must not be held to avoid a deadlock. rte_free()
- * can raise memory free event and the callback function will spin on the lock.
- *
- * @param mr
- *   Pointer to MR to free.
- */
-static void
-mr_free(struct mlx5_mr *mr)
-{
-       if (mr == NULL)
-               return;
-       DRV_LOG(DEBUG, "freeing MR(%p):", (void *)mr);
-       if (mr->ibv_mr != NULL)
-               claim_zero(mlx5_glue->dereg_mr(mr->ibv_mr));
-       if (mr->ms_bmp != NULL)
-               rte_bitmap_free(mr->ms_bmp);
-       rte_free(mr);
-}
-
-/**
- * Release resources of detached MR having no online entry.
- *
- * @param sh
- *   Pointer to Ethernet device shared context.
- */
-static void
-mlx5_mr_garbage_collect(struct mlx5_ibv_shared *sh)
-{
-       struct mlx5_mr *mr_next;
-       struct mlx5_mr_list free_list = LIST_HEAD_INITIALIZER(free_list);
-
-       /* Must be called from the primary process. */
-       MLX5_ASSERT(rte_eal_process_type() == RTE_PROC_PRIMARY);
-       /*
-        * MR can't be freed with holding the lock because rte_free() could call
-        * memory free callback function. This will be a deadlock situation.
-        */
-       rte_rwlock_write_lock(&sh->mr.rwlock);
-       /* Detach the whole free list and release it after unlocking. */
-       free_list = sh->mr.mr_free_list;
-       LIST_INIT(&sh->mr.mr_free_list);
-       rte_rwlock_write_unlock(&sh->mr.rwlock);
-       /* Release resources. */
-       mr_next = LIST_FIRST(&free_list);
-       while (mr_next != NULL) {
-               struct mlx5_mr *mr = mr_next;
-
-               mr_next = LIST_NEXT(mr, mr);
-               mr_free(mr);
-       }
-}
-
-/* Called during rte_memseg_contig_walk() by mlx5_mr_create(). */
-static int
-mr_find_contig_memsegs_cb(const struct rte_memseg_list *msl,
-                         const struct rte_memseg *ms, size_t len, void *arg)
-{
-       struct mr_find_contig_memsegs_data *data = arg;
-
-       if (data->addr < ms->addr_64 || data->addr >= ms->addr_64 + len)
-               return 0;
-       /* Found, save it and stop walking. */
-       data->start = ms->addr_64;
-       data->end = ms->addr_64 + len;
-       data->msl = msl;
-       return 1;
-}
-
-/**
- * Create a new global Memory Region (MR) for a missing virtual address.
- * This API should be called on a secondary process, then a request is sent to
- * the primary process in order to create a MR for the address. As the global MR
- * list is on the shared memory, following LKey lookup should succeed unless the
- * request fails.
- *
- * @param dev
- *   Pointer to Ethernet device.
- * @param[out] entry
- *   Pointer to returning MR cache entry, found in the global cache or newly
- *   created. If failed to create one, this will not be updated.
- * @param addr
- *   Target virtual address to register.
- *
- * @return
- *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on failure and rte_errno is set.
- */
-static uint32_t
-mlx5_mr_create_secondary(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_cache *entry,
-                        uintptr_t addr)
-{
-       struct mlx5_priv *priv = dev->data->dev_private;
-       int ret;
-
-       DEBUG("port %u requesting MR creation for address (%p)",
-             dev->data->port_id, (void *)addr);
-       ret = mlx5_mp_req_mr_create(&priv->mp_id, addr);
-       if (ret) {
-               DEBUG("port %u fail to request MR creation for address (%p)",
-                     dev->data->port_id, (void *)addr);
-               return UINT32_MAX;
-       }
-       rte_rwlock_read_lock(&priv->sh->mr.rwlock);
-       /* Fill in output data. */
-       mr_lookup_dev(priv->sh, entry, addr);
-       /* Lookup can't fail. */
-       MLX5_ASSERT(entry->lkey != UINT32_MAX);
-       rte_rwlock_read_unlock(&priv->sh->mr.rwlock);
-       DEBUG("port %u MR CREATED by primary process for %p:\n"
-             "  [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "), lkey=0x%x",
-             dev->data->port_id, (void *)addr,
-             entry->start, entry->end, entry->lkey);
-       return entry->lkey;
-}
-
-/**
- * Create a new global Memory Region (MR) for a missing virtual address.
- * Register entire virtually contiguous memory chunk around the address.
- * This must be called from the primary process.
- *
- * @param dev
- *   Pointer to Ethernet device.
- * @param[out] entry
- *   Pointer to returning MR cache entry, found in the global cache or newly
- *   created. If failed to create one, this will not be updated.
- * @param addr
- *   Target virtual address to register.
- *
- * @return
- *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on failure and rte_errno is set.
- */
-uint32_t
-mlx5_mr_create_primary(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_cache *entry,
-                      uintptr_t addr)
-{
-       struct mlx5_priv *priv = dev->data->dev_private;
-       struct mlx5_ibv_shared *sh = priv->sh;
-       struct mlx5_dev_config *config = &priv->config;
-       const struct rte_memseg_list *msl;
-       const struct rte_memseg *ms;
-       struct mlx5_mr *mr = NULL;
-       size_t len;
-       uint32_t ms_n;
-       uint32_t bmp_size;
-       void *bmp_mem;
-       int ms_idx_shift = -1;
-       unsigned int n;
-       struct mr_find_contig_memsegs_data data = {
-               .addr = addr,
-       };
-       struct mr_find_contig_memsegs_data data_re;
-
-       DRV_LOG(DEBUG, "port %u creating a MR using address (%p)",
-               dev->data->port_id, (void *)addr);
-       /*
-        * Release detached MRs if any. This can't be called with holding either
-        * memory_hotplug_lock or sh->mr.rwlock. MRs on the free list have
-        * been detached by the memory free event but it couldn't be released
-        * inside the callback due to deadlock. As a result, releasing resources
-        * is quite opportunistic.
-        */
-       mlx5_mr_garbage_collect(sh);
-       /*
-        * If enabled, find out a contiguous virtual address chunk in use, to
-        * which the given address belongs, in order to register maximum range.
-        * In the best case where mempools are not dynamically recreated and
-        * '--socket-mem' is specified as an EAL option, it is very likely to
-        * have only one MR(LKey) per a socket and per a hugepage-size even
-        * though the system memory is highly fragmented. As the whole memory
-        * chunk will be pinned by kernel, it can't be reused unless entire
-        * chunk is freed from EAL.
-        *
-        * If disabled, just register one memseg (page). Then, memory
-        * consumption will be minimized but it may drop performance if there
-        * are many MRs to lookup on the datapath.
-        */
-       if (!config->mr_ext_memseg_en) {
-               data.msl = rte_mem_virt2memseg_list((void *)addr);
-               data.start = RTE_ALIGN_FLOOR(addr, data.msl->page_sz);
-               data.end = data.start + data.msl->page_sz;
-       } else if (!rte_memseg_contig_walk(mr_find_contig_memsegs_cb, &data)) {
-               DRV_LOG(WARNING,
-                       "port %u unable to find virtually contiguous"
-                       " chunk for address (%p)."
-                       " rte_memseg_contig_walk() failed.",
-                       dev->data->port_id, (void *)addr);
-               rte_errno = ENXIO;
-               goto err_nolock;
-       }
-alloc_resources:
-       /* Addresses must be page-aligned. */
-       MLX5_ASSERT(rte_is_aligned((void *)data.start, data.msl->page_sz));
-       MLX5_ASSERT(rte_is_aligned((void *)data.end, data.msl->page_sz));
-       msl = data.msl;
-       ms = rte_mem_virt2memseg((void *)data.start, msl);
-       len = data.end - data.start;
-       MLX5_ASSERT(msl->page_sz == ms->hugepage_sz);
-       /* Number of memsegs in the range. */
-       ms_n = len / msl->page_sz;
-       DEBUG("port %u extending %p to [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "),"
-             " page_sz=0x%" PRIx64 ", ms_n=%u",
-             dev->data->port_id, (void *)addr,
-             data.start, data.end, msl->page_sz, ms_n);
-       /* Size of memory for bitmap. */
-       bmp_size = rte_bitmap_get_memory_footprint(ms_n);
-       mr = rte_zmalloc_socket(NULL,
-                               RTE_ALIGN_CEIL(sizeof(*mr),
-                                              RTE_CACHE_LINE_SIZE) +
-                               bmp_size,
-                               RTE_CACHE_LINE_SIZE, msl->socket_id);
-       if (mr == NULL) {
-               DEBUG("port %u unable to allocate memory for a new MR of"
-                     " address (%p).",
-                     dev->data->port_id, (void *)addr);
-               rte_errno = ENOMEM;
-               goto err_nolock;
-       }
-       mr->msl = msl;
-       /*
-        * Save the index of the first memseg and initialize memseg bitmap. To
-        * see if a memseg of ms_idx in the memseg-list is still valid, check:
-        *      rte_bitmap_get(mr->bmp, ms_idx - mr->ms_base_idx)
-        */
-       mr->ms_base_idx = rte_fbarray_find_idx(&msl->memseg_arr, ms);
-       bmp_mem = RTE_PTR_ALIGN_CEIL(mr + 1, RTE_CACHE_LINE_SIZE);
-       mr->ms_bmp = rte_bitmap_init(ms_n, bmp_mem, bmp_size);
-       if (mr->ms_bmp == NULL) {
-               DEBUG("port %u unable to initialize bitmap for a new MR of"
-                     " address (%p).",
-                     dev->data->port_id, (void *)addr);
-               rte_errno = EINVAL;
-               goto err_nolock;
-       }
-       /*
-        * Should recheck whether the extended contiguous chunk is still valid.
-        * Because memory_hotplug_lock can't be held if there's any memory
-        * related calls in a critical path, resource allocation above can't be
-        * locked. If the memory has been changed at this point, try again with
-        * just single page. If not, go on with the big chunk atomically from
-        * here.
-        */
-       rte_mcfg_mem_read_lock();
-       data_re = data;
-       if (len > msl->page_sz &&
-           !rte_memseg_contig_walk(mr_find_contig_memsegs_cb, &data_re)) {
-               DEBUG("port %u unable to find virtually contiguous"
-                     " chunk for address (%p)."
-                     " rte_memseg_contig_walk() failed.",
-                     dev->data->port_id, (void *)addr);
-               rte_errno = ENXIO;
-               goto err_memlock;
-       }
-       if (data.start != data_re.start || data.end != data_re.end) {
-               /*
-                * The extended contiguous chunk has been changed. Try again
-                * with single memseg instead.
-                */
-               data.start = RTE_ALIGN_FLOOR(addr, msl->page_sz);
-               data.end = data.start + msl->page_sz;
-               rte_mcfg_mem_read_unlock();
-               mr_free(mr);
-               goto alloc_resources;
-       }
-       MLX5_ASSERT(data.msl == data_re.msl);
-       rte_rwlock_write_lock(&sh->mr.rwlock);
-       /*
-        * Check the address is really missing. If other thread already created
-        * one or it is not found due to overflow, abort and return.
-        */
-       if (mr_lookup_dev(sh, entry, addr) != UINT32_MAX) {
-               /*
-                * Insert to the global cache table. It may fail due to
-                * low-on-memory. Then, this entry will have to be searched
-                * here again.
-                */
-               mr_btree_insert(&sh->mr.cache, entry);
-               DEBUG("port %u found MR for %p on final lookup, abort",
-                     dev->data->port_id, (void *)addr);
-               rte_rwlock_write_unlock(&sh->mr.rwlock);
-               rte_mcfg_mem_read_unlock();
-               /*
-                * Must be unlocked before calling rte_free() because
-                * mlx5_mr_mem_event_free_cb() can be called inside.
-                */
-               mr_free(mr);
-               return entry->lkey;
-       }
-       /*
-        * Trim start and end addresses for verbs MR. Set bits for registering
-        * memsegs but exclude already registered ones. Bitmap can be
-        * fragmented.
-        */
-       for (n = 0; n < ms_n; ++n) {
-               uintptr_t start;
-               struct mlx5_mr_cache ret;
-
-               memset(&ret, 0, sizeof(ret));
-               start = data_re.start + n * msl->page_sz;
-               /* Exclude memsegs already registered by other MRs. */
-               if (mr_lookup_dev(sh, &ret, start) == UINT32_MAX) {
-                       /*
-                        * Start from the first unregistered memseg in the
-                        * extended range.
-                        */
-                       if (ms_idx_shift == -1) {
-                               mr->ms_base_idx += n;
-                               data.start = start;
-                               ms_idx_shift = n;
-                       }
-                       data.end = start + msl->page_sz;
-                       rte_bitmap_set(mr->ms_bmp, n - ms_idx_shift);
-                       ++mr->ms_n;
-               }
-       }
-       len = data.end - data.start;
-       mr->ms_bmp_n = len / msl->page_sz;
-       MLX5_ASSERT(ms_idx_shift + mr->ms_bmp_n <= ms_n);
-       /*
-        * Finally create a verbs MR for the memory chunk. ibv_reg_mr() can be
-        * called with holding the memory lock because it doesn't use
-        * mlx5_alloc_buf_extern() which eventually calls rte_malloc_socket()
-        * through mlx5_alloc_verbs_buf().
-        */
-       mr->ibv_mr = mlx5_glue->reg_mr(sh->pd, (void *)data.start, len,
-                                      IBV_ACCESS_LOCAL_WRITE |
-                                          IBV_ACCESS_RELAXED_ORDERING);
-       if (mr->ibv_mr == NULL) {
-               DEBUG("port %u fail to create a verbs MR for address (%p)",
-                     dev->data->port_id, (void *)addr);
-               rte_errno = EINVAL;
-               goto err_mrlock;
-       }
-       MLX5_ASSERT((uintptr_t)mr->ibv_mr->addr == data.start);
-       MLX5_ASSERT(mr->ibv_mr->length == len);
-       LIST_INSERT_HEAD(&sh->mr.mr_list, mr, mr);
-       DEBUG("port %u MR CREATED (%p) for %p:\n"
-             "  [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "),"
-             " lkey=0x%x base_idx=%u ms_n=%u, ms_bmp_n=%u",
-             dev->data->port_id, (void *)mr, (void *)addr,
-             data.start, data.end, rte_cpu_to_be_32(mr->ibv_mr->lkey),
-             mr->ms_base_idx, mr->ms_n, mr->ms_bmp_n);
-       /* Insert to the global cache table. */
-       mr_insert_dev_cache(sh, mr);
-       /* Fill in output data. */
-       mr_lookup_dev(sh, entry, addr);
-       /* Lookup can't fail. */
-       MLX5_ASSERT(entry->lkey != UINT32_MAX);
-       rte_rwlock_write_unlock(&sh->mr.rwlock);
-       rte_mcfg_mem_read_unlock();
-       return entry->lkey;
-err_mrlock:
-       rte_rwlock_write_unlock(&sh->mr.rwlock);
-err_memlock:
-       rte_mcfg_mem_read_unlock();
-err_nolock:
-       /*
-        * In case of error, as this can be called in a datapath, a warning
-        * message per an error is preferable instead. Must be unlocked before
-        * calling rte_free() because mlx5_mr_mem_event_free_cb() can be called
-        * inside.
-        */
-       mr_free(mr);
-       return UINT32_MAX;
-}
-
-/**
- * Create a new global Memory Region (MR) for a missing virtual address.
- * This can be called from primary and secondary process.
- *
- * @param dev
- *   Pointer to Ethernet device.
- * @param[out] entry
- *   Pointer to returning MR cache entry, found in the global cache or newly
- *   created. If failed to create one, this will not be updated.
- * @param addr
- *   Target virtual address to register.
- *
- * @return
- *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on failure and rte_errno is set.
- */
-static uint32_t
-mlx5_mr_create(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_cache *entry,
-              uintptr_t addr)
-{
-       uint32_t ret = 0;
-
-       switch (rte_eal_process_type()) {
-       case RTE_PROC_PRIMARY:
-               ret = mlx5_mr_create_primary(dev, entry, addr);
-               break;
-       case RTE_PROC_SECONDARY:
-               ret = mlx5_mr_create_secondary(dev, entry, addr);
-               break;
-       default:
-               break;
-       }
-       return ret;
-}
-
-/**
- * Rebuild the global B-tree cache of device from the original MR list.
- *
- * @param sh
- *   Pointer to Ethernet device shared context.
- */
-static void
-mr_rebuild_dev_cache(struct mlx5_ibv_shared *sh)
-{
-       struct mlx5_mr *mr;
-
-       DRV_LOG(DEBUG, "device %s rebuild dev cache[]", sh->ibdev_name);
-       /* Flush cache to rebuild. */
-       sh->mr.cache.len = 1;
-       sh->mr.cache.overflow = 0;
-       /* Iterate all the existing MRs. */
-       LIST_FOREACH(mr, &sh->mr.mr_list, mr)
-               if (mr_insert_dev_cache(sh, mr) < 0)
-                       return;
-}
-
 /**
  * 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
@@ -900,18 +74,18 @@ mlx5_mr_mem_event_free_cb(struct mlx5_ibv_shared *sh,
                    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->mr.rwlock);
+       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 mlx5_mr_cache entry;
+               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 = mr_lookup_dev_list(sh, &entry, start);
+               mr = mlx5_mr_lookup_list(&sh->share_cache, &entry, start);
                if (mr == NULL)
                        continue;
                MLX5_ASSERT(mr->msl); /* Can't be external memory. */
@@ -927,7 +101,7 @@ mlx5_mr_mem_event_free_cb(struct mlx5_ibv_shared *sh,
                rte_bitmap_clear(mr->ms_bmp, pos);
                if (--mr->ms_n == 0) {
                        LIST_REMOVE(mr, mr);
-                       LIST_INSERT_HEAD(&sh->mr.mr_free_list, 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);
                }
@@ -938,7 +112,7 @@ mlx5_mr_mem_event_free_cb(struct mlx5_ibv_shared *sh,
                rebuild = 1;
        }
        if (rebuild) {
-               mr_rebuild_dev_cache(sh);
+               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
@@ -948,12 +122,12 @@ mlx5_mr_mem_event_free_cb(struct mlx5_ibv_shared *sh,
                 * generation below) will be guaranteed to be seen by other core
                 * before the core sees the newly allocated memory.
                 */
-               ++sh->mr.dev_gen;
+               ++sh->share_cache.dev_gen;
                DEBUG("broadcasting local cache flush, gen=%d",
-                     sh->mr.dev_gen);
+                     sh->share_cache.dev_gen);
                rte_smp_wmb();
        }
-       rte_rwlock_write_unlock(&sh->mr.rwlock);
+       rte_rwlock_write_unlock(&sh->share_cache.rwlock);
 }
 
 /**
@@ -990,111 +164,6 @@ mlx5_mr_mem_event_cb(enum rte_mem_event event_type, const void *addr,
        }
 }
 
-/**
- * Look up address in the global MR cache table. If not found, create a new MR.
- * Insert the found/created entry to local bottom-half cache table.
- *
- * @param dev
- *   Pointer to Ethernet device.
- * @param mr_ctrl
- *   Pointer to per-queue MR control structure.
- * @param[out] entry
- *   Pointer to returning MR cache entry, found in the global cache or newly
- *   created. If failed to create one, this is not written.
- * @param addr
- *   Search key.
- *
- * @return
- *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
- */
-static uint32_t
-mlx5_mr_lookup_dev(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl,
-                  struct mlx5_mr_cache *entry, uintptr_t addr)
-{
-       struct mlx5_priv *priv = dev->data->dev_private;
-       struct mlx5_ibv_shared *sh = priv->sh;
-       struct mlx5_mr_btree *bt = &mr_ctrl->cache_bh;
-       uint16_t idx;
-       uint32_t lkey;
-
-       /* If local cache table is full, try to double it. */
-       if (unlikely(bt->len == bt->size))
-               mr_btree_expand(bt, bt->size << 1);
-       /* Look up in the global cache. */
-       rte_rwlock_read_lock(&sh->mr.rwlock);
-       lkey = mr_btree_lookup(&sh->mr.cache, &idx, addr);
-       if (lkey != UINT32_MAX) {
-               /* Found. */
-               *entry = (*sh->mr.cache.table)[idx];
-               rte_rwlock_read_unlock(&sh->mr.rwlock);
-               /*
-                * Update local cache. Even if it fails, return the found entry
-                * to update top-half cache. Next time, this entry will be found
-                * in the global cache.
-                */
-               mr_btree_insert(bt, entry);
-               return lkey;
-       }
-       rte_rwlock_read_unlock(&sh->mr.rwlock);
-       /* First time to see the address? Create a new MR. */
-       lkey = mlx5_mr_create(dev, entry, addr);
-       /*
-        * Update the local cache if successfully created a new global MR. Even
-        * if failed to create one, there's no action to take in this datapath
-        * code. As returning LKey is invalid, this will eventually make HW
-        * fail.
-        */
-       if (lkey != UINT32_MAX)
-               mr_btree_insert(bt, entry);
-       return lkey;
-}
-
-/**
- * Bottom-half of LKey search on datapath. Firstly search in cache_bh[] and if
- * misses, search in the global MR cache table and update the new entry to
- * per-queue local caches.
- *
- * @param dev
- *   Pointer to Ethernet device.
- * @param mr_ctrl
- *   Pointer to per-queue MR control structure.
- * @param addr
- *   Search key.
- *
- * @return
- *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
- */
-static uint32_t
-mlx5_mr_addr2mr_bh(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl,
-                  uintptr_t addr)
-{
-       uint32_t lkey;
-       uint16_t bh_idx = 0;
-       /* Victim in top-half cache to replace with new entry. */
-       struct mlx5_mr_cache *repl = &mr_ctrl->cache[mr_ctrl->head];
-
-       /* Binary-search MR translation table. */
-       lkey = mr_btree_lookup(&mr_ctrl->cache_bh, &bh_idx, addr);
-       /* Update top-half cache. */
-       if (likely(lkey != UINT32_MAX)) {
-               *repl = (*mr_ctrl->cache_bh.table)[bh_idx];
-       } else {
-               /*
-                * If missed in local lookup table, search in the global cache
-                * and local cache_bh[] will be updated inside if possible.
-                * Top-half cache entry will also be updated.
-                */
-               lkey = mlx5_mr_lookup_dev(dev, mr_ctrl, repl, addr);
-               if (unlikely(lkey == UINT32_MAX))
-                       return UINT32_MAX;
-       }
-       /* Update the most recently used entry. */
-       mr_ctrl->mru = mr_ctrl->head;
-       /* Point to the next victim, the oldest. */
-       mr_ctrl->head = (mr_ctrl->head + 1) % MLX5_MR_CACHE_N;
-       return lkey;
-}
-
 /**
  * Bottom-half of LKey search on Rx.
  *
@@ -1114,7 +183,9 @@ mlx5_rx_addr2mr_bh(struct mlx5_rxq_data *rxq, uintptr_t addr)
        struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl = &rxq->mr_ctrl;
        struct mlx5_priv *priv = rxq_ctrl->priv;
 
-       return mlx5_mr_addr2mr_bh(ETH_DEV(priv), mr_ctrl, addr);
+       return mlx5_mr_addr2mr_bh(priv->sh->pd, &priv->mp_id,
+                                 &priv->sh->share_cache, mr_ctrl, addr,
+                                 priv->config.mr_ext_memseg_en);
 }
 
 /**
@@ -1136,7 +207,9 @@ mlx5_tx_addr2mr_bh(struct mlx5_txq_data *txq, uintptr_t addr)
        struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl = &txq->mr_ctrl;
        struct mlx5_priv *priv = txq_ctrl->priv;
 
-       return mlx5_mr_addr2mr_bh(ETH_DEV(priv), mr_ctrl, addr);
+       return mlx5_mr_addr2mr_bh(priv->sh->pd, &priv->mp_id,
+                                 &priv->sh->share_cache, mr_ctrl, addr,
+                                 priv->config.mr_ext_memseg_en);
 }
 
 /**
@@ -1165,82 +238,6 @@ mlx5_tx_mb2mr_bh(struct mlx5_txq_data *txq, struct rte_mbuf *mb)
        return lkey;
 }
 
-/**
- * Flush all of the local cache entries.
- *
- * @param mr_ctrl
- *   Pointer to per-queue MR control structure.
- */
-void
-mlx5_mr_flush_local_cache(struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl)
-{
-       /* Reset the most-recently-used index. */
-       mr_ctrl->mru = 0;
-       /* Reset the linear search array. */
-       mr_ctrl->head = 0;
-       memset(mr_ctrl->cache, 0, sizeof(mr_ctrl->cache));
-       /* Reset the B-tree table. */
-       mr_ctrl->cache_bh.len = 1;
-       mr_ctrl->cache_bh.overflow = 0;
-       /* Update the generation number. */
-       mr_ctrl->cur_gen = *mr_ctrl->dev_gen_ptr;
-       DRV_LOG(DEBUG, "mr_ctrl(%p): flushed, cur_gen=%d",
-               (void *)mr_ctrl, mr_ctrl->cur_gen);
-}
-
-/**
- * Creates a memory region for external memory, that is memory which is not
- * part of the DPDK memory segments.
- *
- * @param dev
- *   Pointer to the ethernet device.
- * @param addr
- *   Starting virtual address of memory.
- * @param len
- *   Length of memory segment being mapped.
- * @param socked_id
- *   Socket to allocate heap memory for the control structures.
- *
- * @return
- *   Pointer to MR structure on success, NULL otherwise.
- */
-static struct mlx5_mr *
-mlx5_create_mr_ext(struct rte_eth_dev *dev, uintptr_t addr, size_t len,
-                  int socket_id)
-{
-       struct mlx5_priv *priv = dev->data->dev_private;
-       struct mlx5_mr *mr = NULL;
-
-       mr = rte_zmalloc_socket(NULL,
-                               RTE_ALIGN_CEIL(sizeof(*mr),
-                                              RTE_CACHE_LINE_SIZE),
-                               RTE_CACHE_LINE_SIZE, socket_id);
-       if (mr == NULL)
-               return NULL;
-       mr->ibv_mr = mlx5_glue->reg_mr(priv->sh->pd, (void *)addr, len,
-                                      IBV_ACCESS_LOCAL_WRITE |
-                                          IBV_ACCESS_RELAXED_ORDERING);
-       if (mr->ibv_mr == NULL) {
-               DRV_LOG(WARNING,
-                       "port %u fail to create a verbs MR for address (%p)",
-                       dev->data->port_id, (void *)addr);
-               rte_free(mr);
-               return NULL;
-       }
-       mr->msl = NULL; /* Mark it is external memory. */
-       mr->ms_bmp = NULL;
-       mr->ms_n = 1;
-       mr->ms_bmp_n = 1;
-       DRV_LOG(DEBUG,
-               "port %u MR CREATED (%p) for external memory %p:\n"
-               "  [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "),"
-               " lkey=0x%x base_idx=%u ms_n=%u, ms_bmp_n=%u",
-               dev->data->port_id, (void *)mr, (void *)addr,
-               addr, addr + len, rte_cpu_to_be_32(mr->ibv_mr->lkey),
-               mr->ms_base_idx, mr->ms_n, mr->ms_bmp_n);
-       return mr;
-}
-
 /**
  * Called during rte_mempool_mem_iter() by mlx5_mr_update_ext_mp().
  *
@@ -1267,19 +264,19 @@ mlx5_mr_update_ext_mp_cb(struct rte_mempool *mp, void *opaque,
        struct mlx5_mr *mr = NULL;
        uintptr_t addr = (uintptr_t)memhdr->addr;
        size_t len = memhdr->len;
-       struct mlx5_mr_cache entry;
+       struct mr_cache_entry entry;
        uint32_t lkey;
 
        MLX5_ASSERT(rte_eal_process_type() == RTE_PROC_PRIMARY);
        /* If already registered, it should return. */
-       rte_rwlock_read_lock(&sh->mr.rwlock);
-       lkey = mr_lookup_dev(sh, &entry, addr);
-       rte_rwlock_read_unlock(&sh->mr.rwlock);
+       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;
        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(dev, addr, len, mp->socket_id);
+       mr = mlx5_create_mr_ext(sh->pd, addr, len, mp->socket_id);
        if (!mr) {
                DRV_LOG(WARNING,
                        "port %u unable to allocate a new MR of"
@@ -1288,13 +285,14 @@ mlx5_mr_update_ext_mp_cb(struct rte_mempool *mp, void *opaque,
                data->ret = -1;
                return;
        }
-       rte_rwlock_write_lock(&sh->mr.rwlock);
-       LIST_INSERT_HEAD(&sh->mr.mr_list, mr, mr);
+       rte_rwlock_write_lock(&sh->share_cache.rwlock);
+       LIST_INSERT_HEAD(&sh->share_cache.mr_list, mr, mr);
        /* Insert to the global cache table. */
-       mr_insert_dev_cache(sh, mr);
-       rte_rwlock_write_unlock(&sh->mr.rwlock);
+       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(dev, mr_ctrl, addr);
+       mlx5_mr_addr2mr_bh(sh->pd, &priv->mp_id, &sh->share_cache,
+                          mr_ctrl, addr, priv->config.mr_ext_memseg_en);
 }
 
 /**
@@ -1351,19 +349,19 @@ mlx5_dma_map(struct rte_pci_device *pdev, void *addr,
                return -1;
        }
        priv = dev->data->dev_private;
-       mr = mlx5_create_mr_ext(dev, (uintptr_t)addr, len, SOCKET_ID_ANY);
+       sh = priv->sh;
+       mr = mlx5_create_mr_ext(sh->pd, (uintptr_t)addr, len, SOCKET_ID_ANY);
        if (!mr) {
                DRV_LOG(WARNING,
                        "port %u unable to dma map", dev->data->port_id);
                rte_errno = EINVAL;
                return -1;
        }
-       sh = priv->sh;
-       rte_rwlock_write_lock(&sh->mr.rwlock);
-       LIST_INSERT_HEAD(&sh->mr.mr_list, mr, mr);
+       rte_rwlock_write_lock(&sh->share_cache.rwlock);
+       LIST_INSERT_HEAD(&sh->share_cache.mr_list, mr, mr);
        /* Insert to the global cache table. */
-       mr_insert_dev_cache(sh, mr);
-       rte_rwlock_write_unlock(&sh->mr.rwlock);
+       mlx5_mr_insert_cache(&sh->share_cache, mr);
+       rte_rwlock_write_unlock(&sh->share_cache.rwlock);
        return 0;
 }
 
@@ -1390,7 +388,7 @@ mlx5_dma_unmap(struct rte_pci_device *pdev, void *addr,
        struct mlx5_priv *priv;
        struct mlx5_ibv_shared *sh;
        struct mlx5_mr *mr;
-       struct mlx5_mr_cache entry;
+       struct mr_cache_entry entry;
 
        dev = pci_dev_to_eth_dev(pdev);
        if (!dev) {
@@ -1401,10 +399,10 @@ mlx5_dma_unmap(struct rte_pci_device *pdev, void *addr,
        }
        priv = dev->data->dev_private;
        sh = priv->sh;
-       rte_rwlock_read_lock(&sh->mr.rwlock);
-       mr = mr_lookup_dev_list(sh, &entry, (uintptr_t)addr);
+       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->mr.rwlock);
+               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);
@@ -1412,10 +410,10 @@ mlx5_dma_unmap(struct rte_pci_device *pdev, void *addr,
                return -1;
        }
        LIST_REMOVE(mr, mr);
-       LIST_INSERT_HEAD(&sh->mr.mr_free_list, 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);
-       mr_rebuild_dev_cache(sh);
+       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
@@ -1425,10 +423,11 @@ mlx5_dma_unmap(struct rte_pci_device *pdev, void *addr,
         * generation below) will be guaranteed to be seen by other core
         * before the core sees the newly allocated memory.
         */
-       ++sh->mr.dev_gen;
-       DEBUG("broadcasting local cache flush, gen=%d", sh->mr.dev_gen);
+       ++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->mr.rwlock);
+       rte_rwlock_read_unlock(&sh->share_cache.rwlock);
        return 0;
 }
 
@@ -1503,14 +502,19 @@ mlx5_mr_update_mp_cb(struct rte_mempool *mp __rte_unused, void *opaque,
                     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(data->dev, data->mr_ctrl,
-                                 (uintptr_t)memhdr->addr);
+       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;
 }
@@ -1545,76 +549,3 @@ mlx5_mr_update_mp(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl,
        }
        return data.ret;
 }
-
-/**
- * Dump all the created MRs and the global cache entries.
- *
- * @param sh
- *   Pointer to Ethernet device shared context.
- */
-void
-mlx5_mr_dump_dev(struct mlx5_ibv_shared *sh __rte_unused)
-{
-#ifdef RTE_LIBRTE_MLX5_DEBUG
-       struct mlx5_mr *mr;
-       int mr_n = 0;
-       int chunk_n = 0;
-
-       rte_rwlock_read_lock(&sh->mr.rwlock);
-       /* Iterate all the existing MRs. */
-       LIST_FOREACH(mr, &sh->mr.mr_list, mr) {
-               unsigned int n;
-
-               DEBUG("device %s MR[%u], LKey = 0x%x, ms_n = %u, ms_bmp_n = %u",
-                     sh->ibdev_name, mr_n++,
-                     rte_cpu_to_be_32(mr->ibv_mr->lkey),
-                     mr->ms_n, mr->ms_bmp_n);
-               if (mr->ms_n == 0)
-                       continue;
-               for (n = 0; n < mr->ms_bmp_n; ) {
-                       struct mlx5_mr_cache ret = { 0, };
-
-                       n = mr_find_next_chunk(mr, &ret, n);
-                       if (!ret.end)
-                               break;
-                       DEBUG("  chunk[%u], [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR ")",
-                             chunk_n++, ret.start, ret.end);
-               }
-       }
-       DEBUG("device %s dumping global cache", sh->ibdev_name);
-       mlx5_mr_btree_dump(&sh->mr.cache);
-       rte_rwlock_read_unlock(&sh->mr.rwlock);
-#endif
-}
-
-/**
- * Release all the created MRs and resources for shared device context.
- * list.
- *
- * @param sh
- *   Pointer to Ethernet device shared context.
- */
-void
-mlx5_mr_release(struct mlx5_ibv_shared *sh)
-{
-       struct mlx5_mr *mr_next;
-
-       if (rte_log_can_log(mlx5_logtype, RTE_LOG_DEBUG))
-               mlx5_mr_dump_dev(sh);
-       rte_rwlock_write_lock(&sh->mr.rwlock);
-       /* Detach from MR list and move to free list. */
-       mr_next = LIST_FIRST(&sh->mr.mr_list);
-       while (mr_next != NULL) {
-               struct mlx5_mr *mr = mr_next;
-
-               mr_next = LIST_NEXT(mr, mr);
-               LIST_REMOVE(mr, mr);
-               LIST_INSERT_HEAD(&sh->mr.mr_free_list, mr, mr);
-       }
-       LIST_INIT(&sh->mr.mr_list);
-       /* Free global cache. */
-       mlx5_mr_btree_free(&sh->mr.cache);
-       rte_rwlock_write_unlock(&sh->mr.rwlock);
-       /* Free all remaining MRs. */
-       mlx5_mr_garbage_collect(sh);
-}
index 48264c8..0c5877b 100644 (file)
 #include <rte_ethdev.h>
 #include <rte_rwlock.h>
 #include <rte_bitmap.h>
+#include <rte_memory.h>
 
-/* Memory Region object. */
-struct mlx5_mr {
-       LIST_ENTRY(mlx5_mr) mr; /**< Pointer to the prev/next entry. */
-       struct ibv_mr *ibv_mr; /* Verbs Memory Region. */
-       const struct rte_memseg_list *msl;
-       int ms_base_idx; /* Start index of msl->memseg_arr[]. */
-       int ms_n; /* Number of memsegs in use. */
-       uint32_t ms_bmp_n; /* Number of bits in memsegs bit-mask. */
-       struct rte_bitmap *ms_bmp; /* Bit-mask of memsegs belonged to MR. */
-};
-
-/* Cache entry for Memory Region. */
-struct mlx5_mr_cache {
-       uintptr_t start; /* Start address of MR. */
-       uintptr_t end; /* End address of MR. */
-       uint32_t lkey; /* rte_cpu_to_be_32(ibv_mr->lkey). */
-} __rte_packed;
-
-/* MR Cache table for Binary search. */
-struct mlx5_mr_btree {
-       uint16_t len; /* Number of entries. */
-       uint16_t size; /* Total number of entries. */
-       int overflow; /* Mark failure of table expansion. */
-       struct mlx5_mr_cache (*table)[];
-} __rte_packed;
-
-/* Per-queue MR control descriptor. */
-struct mlx5_mr_ctrl {
-       uint32_t *dev_gen_ptr; /* Generation number of device to poll. */
-       uint32_t cur_gen; /* Generation number saved to flush caches. */
-       uint16_t mru; /* Index of last hit entry in top-half cache. */
-       uint16_t head; /* Index of the oldest entry in top-half cache. */
-       struct mlx5_mr_cache cache[MLX5_MR_CACHE_N]; /* Cache for top-half. */
-       struct mlx5_mr_btree cache_bh; /* Cache for bottom-half. */
-} __rte_packed;
-
-struct mlx5_ibv_shared;
-extern struct mlx5_dev_list  mlx5_mem_event_cb_list;
-extern rte_rwlock_t mlx5_mem_event_rwlock;
+#include <mlx5_common_mr.h>
 
 /* First entry must be NULL for comparison. */
 #define mlx5_mr_btree_len(bt) ((bt)->len - 1)
 
-int mlx5_mr_btree_init(struct mlx5_mr_btree *bt, int n, int socket);
-void mlx5_mr_btree_free(struct mlx5_mr_btree *bt);
-uint32_t mlx5_mr_create_primary(struct rte_eth_dev *dev,
-                               struct mlx5_mr_cache *entry, uintptr_t addr);
 void mlx5_mr_mem_event_cb(enum rte_mem_event event_type, const void *addr,
                          size_t len, void *arg);
 int mlx5_mr_update_mp(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl,
                      struct rte_mempool *mp);
-void mlx5_mr_release(struct mlx5_ibv_shared *sh);
-
-/* Debug purpose functions. */
-void mlx5_mr_btree_dump(struct mlx5_mr_btree *bt);
-void mlx5_mr_dump_dev(struct mlx5_ibv_shared *sh);
-
-/**
- * Look up LKey from given lookup table by linear search. Firstly look up the
- * last-hit entry. If miss, the entire array is searched. If found, update the
- * last-hit index and return LKey.
- *
- * @param lkp_tbl
- *   Pointer to lookup table.
- * @param[in,out] cached_idx
- *   Pointer to last-hit index.
- * @param n
- *   Size of lookup table.
- * @param addr
- *   Search key.
- *
- * @return
- *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
- */
-static __rte_always_inline uint32_t
-mlx5_mr_lookup_cache(struct mlx5_mr_cache *lkp_tbl, uint16_t *cached_idx,
-                    uint16_t n, uintptr_t addr)
-{
-       uint16_t idx;
-
-       if (likely(addr >= lkp_tbl[*cached_idx].start &&
-                  addr < lkp_tbl[*cached_idx].end))
-               return lkp_tbl[*cached_idx].lkey;
-       for (idx = 0; idx < n && lkp_tbl[idx].start != 0; ++idx) {
-               if (addr >= lkp_tbl[idx].start &&
-                   addr < lkp_tbl[idx].end) {
-                       /* Found. */
-                       *cached_idx = idx;
-                       return lkp_tbl[idx].lkey;
-               }
-       }
-       return UINT32_MAX;
-}
 
 #endif /* RTE_PMD_MLX5_MR_H_ */
index 42d7da8..3e583d4 100644 (file)
@@ -33,6 +33,7 @@
 
 #include "mlx5_defs.h"
 #include "mlx5.h"
+#include "mlx5_mr.h"
 #include "mlx5_utils.h"
 #include "mlx5_rxtx.h"
 #include "mlx5_autoconf.h"
index d155c24..537d449 100644 (file)
 #include <mlx5_glue.h>
 #include <mlx5_prm.h>
 #include <mlx5_common.h>
+#include <mlx5_common_mr.h>
 
 #include "mlx5_defs.h"
 #include "mlx5_utils.h"
 #include "mlx5.h"
-#include "mlx5_mr.h"
 #include "mlx5_autoconf.h"
 
 /* Support tunnel matching. */
@@ -598,8 +598,8 @@ mlx5_rx_addr2mr(struct mlx5_rxq_data *rxq, uintptr_t addr)
        uint32_t lkey;
 
        /* Linear search on MR cache array. */
-       lkey = mlx5_mr_lookup_cache(mr_ctrl->cache, &mr_ctrl->mru,
-                                   MLX5_MR_CACHE_N, addr);
+       lkey = mlx5_mr_lookup_lkey(mr_ctrl->cache, &mr_ctrl->mru,
+                                  MLX5_MR_CACHE_N, addr);
        if (likely(lkey != UINT32_MAX))
                return lkey;
        /* Take slower bottom-half (Binary Search) on miss. */
@@ -630,8 +630,8 @@ mlx5_tx_mb2mr(struct mlx5_txq_data *txq, struct rte_mbuf *mb)
        if (unlikely(*mr_ctrl->dev_gen_ptr != mr_ctrl->cur_gen))
                mlx5_mr_flush_local_cache(mr_ctrl);
        /* Linear search on MR cache array. */
-       lkey = mlx5_mr_lookup_cache(mr_ctrl->cache, &mr_ctrl->mru,
-                                   MLX5_MR_CACHE_N, addr);
+       lkey = mlx5_mr_lookup_lkey(mr_ctrl->cache, &mr_ctrl->mru,
+                                  MLX5_MR_CACHE_N, addr);
        if (likely(lkey != UINT32_MAX))
                return lkey;
        /* Take slower bottom-half on miss. */
index ea92515..6ddcbfb 100644 (file)
@@ -13,6 +13,8 @@
 
 #include "mlx5_autoconf.h"
 
+#include "mlx5_mr.h"
+
 /* HW checksum offload capabilities of vectorized Tx. */
 #define MLX5_VEC_TX_CKSUM_OFFLOAD_CAP \
        (DEV_TX_OFFLOAD_IPV4_CKSUM | \
index 438b705..7596704 100644 (file)
@@ -11,6 +11,7 @@
 #include <rte_alarm.h>
 
 #include "mlx5.h"
+#include "mlx5_mr.h"
 #include "mlx5_rxtx.h"
 #include "mlx5_utils.h"
 #include "rte_pmd_mlx5.h"
index 0653f4c..29e5cab 100644 (file)
@@ -30,6 +30,7 @@
 #include <mlx5_glue.h>
 #include <mlx5_devx_cmds.h>
 #include <mlx5_common.h>
+#include <mlx5_common_mr.h>
 
 #include "mlx5_defs.h"
 #include "mlx5_utils.h"
@@ -1289,7 +1290,7 @@ mlx5_txq_new(struct rte_eth_dev *dev, uint16_t idx, uint16_t desc,
                goto error;
        }
        /* Save pointer of global generation number to check memory event. */
-       tmpl->txq.mr_ctrl.dev_gen_ptr = &priv->sh->mr.dev_gen;
+       tmpl->txq.mr_ctrl.dev_gen_ptr = &priv->sh->share_cache.dev_gen;
        MLX5_ASSERT(desc > MLX5_TX_COMP_THRESH);
        tmpl->txq.offloads = conf->offloads |
                             dev->data->dev_conf.txmode.offloads;