ixgbe: support TCP segmentation offload
authorOlivier Matz <olivier.matz@6wind.com>
Wed, 26 Nov 2014 15:04:53 +0000 (16:04 +0100)
committerThomas Monjalon <thomas.monjalon@6wind.com>
Wed, 26 Nov 2014 18:35:56 +0000 (19:35 +0100)
Implement TSO (TCP segmentation offload) in ixgbe driver. The driver is
now able to use PKT_TX_TCP_SEG mbuf flag and mbuf hardware offload infos
(l2_len, l3_len, l4_len, tso_segsz) to configure the hardware support of
TCP segmentation.

In ixgbe, when doing TSO, the IP length must not be included in the TCP
pseudo header checksum. A new function ixgbe_fix_tcp_phdr_cksum() is
used to fix the pseudo header checksum of the packet before giving it to
the hardware.

In the patch, the tx_desc_cksum_flags_to_olinfo() and
tx_desc_ol_flags_to_cmdtype() functions have been reworked to make them
clearer. This should not impact performance as gcc (version 4.8 in my
case) is smart enough to convert the tests into a code that does not
contain any branch instruction.

Signed-off-by: Olivier Matz <olivier.matz@6wind.com>
Acked-by: Konstantin Ananyev <konstantin.ananyev@intel.com>
lib/librte_mbuf/rte_mbuf.h
lib/librte_pmd_ixgbe/ixgbe_ethdev.c
lib/librte_pmd_ixgbe/ixgbe_rxtx.c
lib/librte_pmd_ixgbe/ixgbe_rxtx.h

index 6cf0ead..367fc56 100644 (file)
@@ -125,10 +125,10 @@ extern "C" {
 #define PKT_TX_IP_CKSUM      (1ULL << 54) /**< IP cksum of TX pkt. computed by NIC. */
 #define PKT_TX_IPV4_CSUM     PKT_TX_IP_CKSUM /**< Alias of PKT_TX_IP_CKSUM. */
 
-/** Tell the NIC it's an IPv4 packet. Required for L4 checksum offload. */
+/** Tell the NIC it's an IPv4 packet. Required for L4 checksum offload or TSO. */
 #define PKT_TX_IPV4          PKT_RX_IPV4_HDR
 
-/** Tell the NIC it's an IPv6 packet. Required for L4 checksum offload. */
+/** Tell the NIC it's an IPv6 packet. Required for L4 checksum offload or TSO. */
 #define PKT_TX_IPV6          PKT_RX_IPV6_HDR
 
 #define PKT_TX_VLAN_PKT      (1ULL << 55) /**< TX packet is a 802.1q VLAN packet. */
@@ -138,6 +138,7 @@ extern "C" {
  * packet to be transmitted on hardware supporting TSO:
  *  - set the PKT_TX_TCP_SEG flag in mbuf->ol_flags (this flag implies
  *    PKT_TX_TCP_CKSUM)
+ *  - set the flag PKT_TX_IPV4 or PKT_TX_IPV6
  *  - if it's IPv4, set the PKT_TX_IP_CKSUM flag and write the IP checksum
  *    to 0 in the packet
  *  - fill the mbuf offload information: l2_len, l3_len, l4_len, tso_segsz
index 08e3db4..937fc3c 100644 (file)
@@ -1973,7 +1973,8 @@ ixgbe_dev_info_get(struct rte_eth_dev *dev, struct rte_eth_dev_info *dev_info)
                DEV_TX_OFFLOAD_IPV4_CKSUM  |
                DEV_TX_OFFLOAD_UDP_CKSUM   |
                DEV_TX_OFFLOAD_TCP_CKSUM   |
-               DEV_TX_OFFLOAD_SCTP_CKSUM;
+               DEV_TX_OFFLOAD_SCTP_CKSUM  |
+               DEV_TX_OFFLOAD_TCP_TSO;
 
        dev_info->default_rxconf = (struct rte_eth_rxconf) {
                .rx_thresh = {
index 2df3385..63216fa 100644 (file)
@@ -2,6 +2,7 @@
  *   BSD LICENSE
  *
  *   Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation. All rights reserved.
+ *   Copyright 2014 6WIND S.A.
  *   All rights reserved.
  *
  *   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
@@ -94,7 +95,8 @@
 #define IXGBE_TX_OFFLOAD_MASK (                         \
                PKT_TX_VLAN_PKT |                \
                PKT_TX_IP_CKSUM |                \
-               PKT_TX_L4_MASK)
+               PKT_TX_L4_MASK |                 \
+               PKT_TX_TCP_SEG)
 
 static inline struct rte_mbuf *
 rte_rxmbuf_alloc(struct rte_mempool *mp)
@@ -363,59 +365,84 @@ ixgbe_xmit_pkts_simple(void *tx_queue, struct rte_mbuf **tx_pkts,
 static inline void
 ixgbe_set_xmit_ctx(struct igb_tx_queue* txq,
                volatile struct ixgbe_adv_tx_context_desc *ctx_txd,
-               uint64_t ol_flags, uint32_t vlan_macip_lens)
+               uint64_t ol_flags, union ixgbe_tx_offload tx_offload)
 {
        uint32_t type_tucmd_mlhl;
-       uint32_t mss_l4len_idx;
+       uint32_t mss_l4len_idx = 0;
        uint32_t ctx_idx;
-       uint32_t cmp_mask;
+       uint32_t vlan_macip_lens;
+       union ixgbe_tx_offload tx_offload_mask;
 
        ctx_idx = txq->ctx_curr;
-       cmp_mask = 0;
+       tx_offload_mask.data = 0;
        type_tucmd_mlhl = 0;
 
+       /* Specify which HW CTX to upload. */
+       mss_l4len_idx |= (ctx_idx << IXGBE_ADVTXD_IDX_SHIFT);
+
        if (ol_flags & PKT_TX_VLAN_PKT) {
-               cmp_mask |= TX_VLAN_CMP_MASK;
+               tx_offload_mask.vlan_tci = ~0;
        }
 
-       if (ol_flags & PKT_TX_IP_CKSUM) {
-               type_tucmd_mlhl = IXGBE_ADVTXD_TUCMD_IPV4;
-               cmp_mask |= TX_MACIP_LEN_CMP_MASK;
-       }
+       /* check if TCP segmentation required for this packet */
+       if (ol_flags & PKT_TX_TCP_SEG) {
+               /* implies IP cksum and TCP cksum */
+               type_tucmd_mlhl = IXGBE_ADVTXD_TUCMD_IPV4 |
+                       IXGBE_ADVTXD_TUCMD_L4T_TCP |
+                       IXGBE_ADVTXD_DTYP_CTXT | IXGBE_ADVTXD_DCMD_DEXT;
+
+               tx_offload_mask.l2_len = ~0;
+               tx_offload_mask.l3_len = ~0;
+               tx_offload_mask.l4_len = ~0;
+               tx_offload_mask.tso_segsz = ~0;
+               mss_l4len_idx |= tx_offload.tso_segsz << IXGBE_ADVTXD_MSS_SHIFT;
+               mss_l4len_idx |= tx_offload.l4_len << IXGBE_ADVTXD_L4LEN_SHIFT;
+       } else { /* no TSO, check if hardware checksum is needed */
+               if (ol_flags & PKT_TX_IP_CKSUM) {
+                       type_tucmd_mlhl = IXGBE_ADVTXD_TUCMD_IPV4;
+                       tx_offload_mask.l2_len = ~0;
+                       tx_offload_mask.l3_len = ~0;
+               }
 
-       /* Specify which HW CTX to upload. */
-       mss_l4len_idx = (ctx_idx << IXGBE_ADVTXD_IDX_SHIFT);
-       switch (ol_flags & PKT_TX_L4_MASK) {
-       case PKT_TX_UDP_CKSUM:
-               type_tucmd_mlhl |= IXGBE_ADVTXD_TUCMD_L4T_UDP |
+               switch (ol_flags & PKT_TX_L4_MASK) {
+               case PKT_TX_UDP_CKSUM:
+                       type_tucmd_mlhl |= IXGBE_ADVTXD_TUCMD_L4T_UDP |
                                IXGBE_ADVTXD_DTYP_CTXT | IXGBE_ADVTXD_DCMD_DEXT;
-               mss_l4len_idx |= sizeof(struct udp_hdr) << IXGBE_ADVTXD_L4LEN_SHIFT;
-               cmp_mask |= TX_MACIP_LEN_CMP_MASK;
-               break;
-       case PKT_TX_TCP_CKSUM:
-               type_tucmd_mlhl |= IXGBE_ADVTXD_TUCMD_L4T_TCP |
+                       mss_l4len_idx |= sizeof(struct udp_hdr) << IXGBE_ADVTXD_L4LEN_SHIFT;
+                       tx_offload_mask.l2_len = ~0;
+                       tx_offload_mask.l3_len = ~0;
+                       break;
+               case PKT_TX_TCP_CKSUM:
+                       type_tucmd_mlhl |= IXGBE_ADVTXD_TUCMD_L4T_TCP |
                                IXGBE_ADVTXD_DTYP_CTXT | IXGBE_ADVTXD_DCMD_DEXT;
-               mss_l4len_idx |= sizeof(struct tcp_hdr) << IXGBE_ADVTXD_L4LEN_SHIFT;
-               cmp_mask |= TX_MACIP_LEN_CMP_MASK;
-               break;
-       case PKT_TX_SCTP_CKSUM:
-               type_tucmd_mlhl |= IXGBE_ADVTXD_TUCMD_L4T_SCTP |
+                       mss_l4len_idx |= sizeof(struct tcp_hdr) << IXGBE_ADVTXD_L4LEN_SHIFT;
+                       tx_offload_mask.l2_len = ~0;
+                       tx_offload_mask.l3_len = ~0;
+                       tx_offload_mask.l4_len = ~0;
+                       break;
+               case PKT_TX_SCTP_CKSUM:
+                       type_tucmd_mlhl |= IXGBE_ADVTXD_TUCMD_L4T_SCTP |
                                IXGBE_ADVTXD_DTYP_CTXT | IXGBE_ADVTXD_DCMD_DEXT;
-               mss_l4len_idx |= sizeof(struct sctp_hdr) << IXGBE_ADVTXD_L4LEN_SHIFT;
-               cmp_mask |= TX_MACIP_LEN_CMP_MASK;
-               break;
-       default:
-               type_tucmd_mlhl |= IXGBE_ADVTXD_TUCMD_L4T_RSV |
+                       mss_l4len_idx |= sizeof(struct sctp_hdr) << IXGBE_ADVTXD_L4LEN_SHIFT;
+                       tx_offload_mask.l2_len = ~0;
+                       tx_offload_mask.l3_len = ~0;
+                       break;
+               default:
+                       type_tucmd_mlhl |= IXGBE_ADVTXD_TUCMD_L4T_RSV |
                                IXGBE_ADVTXD_DTYP_CTXT | IXGBE_ADVTXD_DCMD_DEXT;
-               break;
+                       break;
+               }
        }
 
        txq->ctx_cache[ctx_idx].flags = ol_flags;
-       txq->ctx_cache[ctx_idx].cmp_mask = cmp_mask;
-       txq->ctx_cache[ctx_idx].vlan_macip_lens.data =
-               vlan_macip_lens & cmp_mask;
+       txq->ctx_cache[ctx_idx].tx_offload.data  =
+               tx_offload_mask.data & tx_offload.data;
+       txq->ctx_cache[ctx_idx].tx_offload_mask    = tx_offload_mask;
 
        ctx_txd->type_tucmd_mlhl = rte_cpu_to_le_32(type_tucmd_mlhl);
+       vlan_macip_lens = tx_offload.l3_len;
+       vlan_macip_lens |= (tx_offload.l2_len << IXGBE_ADVTXD_MACLEN_SHIFT);
+       vlan_macip_lens |= ((uint32_t)tx_offload.vlan_tci << IXGBE_ADVTXD_VLAN_SHIFT);
        ctx_txd->vlan_macip_lens = rte_cpu_to_le_32(vlan_macip_lens);
        ctx_txd->mss_l4len_idx   = rte_cpu_to_le_32(mss_l4len_idx);
        ctx_txd->seqnum_seed     = 0;
@@ -427,20 +454,20 @@ ixgbe_set_xmit_ctx(struct igb_tx_queue* txq,
  */
 static inline uint32_t
 what_advctx_update(struct igb_tx_queue *txq, uint64_t flags,
-               uint32_t vlan_macip_lens)
+               union ixgbe_tx_offload tx_offload)
 {
        /* If match with the current used context */
        if (likely((txq->ctx_cache[txq->ctx_curr].flags == flags) &&
-               (txq->ctx_cache[txq->ctx_curr].vlan_macip_lens.data ==
-               (txq->ctx_cache[txq->ctx_curr].cmp_mask & vlan_macip_lens)))) {
+               (txq->ctx_cache[txq->ctx_curr].tx_offload.data ==
+               (txq->ctx_cache[txq->ctx_curr].tx_offload_mask.data & tx_offload.data)))) {
                        return txq->ctx_curr;
        }
 
        /* What if match with the next context  */
        txq->ctx_curr ^= 1;
        if (likely((txq->ctx_cache[txq->ctx_curr].flags == flags) &&
-               (txq->ctx_cache[txq->ctx_curr].vlan_macip_lens.data ==
-               (txq->ctx_cache[txq->ctx_curr].cmp_mask & vlan_macip_lens)))) {
+               (txq->ctx_cache[txq->ctx_curr].tx_offload.data ==
+               (txq->ctx_cache[txq->ctx_curr].tx_offload_mask.data & tx_offload.data)))) {
                        return txq->ctx_curr;
        }
 
@@ -451,20 +478,25 @@ what_advctx_update(struct igb_tx_queue *txq, uint64_t flags,
 static inline uint32_t
 tx_desc_cksum_flags_to_olinfo(uint64_t ol_flags)
 {
-       static const uint32_t l4_olinfo[2] = {0, IXGBE_ADVTXD_POPTS_TXSM};
-       static const uint32_t l3_olinfo[2] = {0, IXGBE_ADVTXD_POPTS_IXSM};
-       uint32_t tmp;
-
-       tmp  = l4_olinfo[(ol_flags & PKT_TX_L4_MASK)  != PKT_TX_L4_NO_CKSUM];
-       tmp |= l3_olinfo[(ol_flags & PKT_TX_IP_CKSUM) != 0];
+       uint32_t tmp = 0;
+       if ((ol_flags & PKT_TX_L4_MASK) != PKT_TX_L4_NO_CKSUM)
+               tmp |= IXGBE_ADVTXD_POPTS_TXSM;
+       if (ol_flags & PKT_TX_IP_CKSUM)
+               tmp |= IXGBE_ADVTXD_POPTS_IXSM;
+       if (ol_flags & PKT_TX_TCP_SEG)
+               tmp |= IXGBE_ADVTXD_POPTS_TXSM;
        return tmp;
 }
 
 static inline uint32_t
-tx_desc_vlan_flags_to_cmdtype(uint64_t ol_flags)
+tx_desc_ol_flags_to_cmdtype(uint64_t ol_flags)
 {
-       static const uint32_t vlan_cmd[2] = {0, IXGBE_ADVTXD_DCMD_VLE};
-       return vlan_cmd[(ol_flags & PKT_TX_VLAN_PKT) != 0];
+       uint32_t cmdtype = 0;
+       if (ol_flags & PKT_TX_VLAN_PKT)
+               cmdtype |= IXGBE_ADVTXD_DCMD_VLE;
+       if (ol_flags & PKT_TX_TCP_SEG)
+               cmdtype |= IXGBE_ADVTXD_DCMD_TSE;
+       return cmdtype;
 }
 
 /* Default RS bit threshold values */
@@ -545,14 +577,6 @@ ixgbe_xmit_pkts(void *tx_queue, struct rte_mbuf **tx_pkts,
        volatile union ixgbe_adv_tx_desc *txd;
        struct rte_mbuf     *tx_pkt;
        struct rte_mbuf     *m_seg;
-       union ixgbe_vlan_macip vlan_macip_lens;
-       union {
-               uint16_t u16;
-               struct {
-                       uint16_t l3_len:9;
-                       uint16_t l2_len:7;
-               };
-       } l2_l3_len;
        uint64_t buf_dma_addr;
        uint32_t olinfo_status;
        uint32_t cmd_type_len;
@@ -566,6 +590,7 @@ ixgbe_xmit_pkts(void *tx_queue, struct rte_mbuf **tx_pkts,
        uint64_t tx_ol_req;
        uint32_t ctx = 0;
        uint32_t new_ctx;
+       union ixgbe_tx_offload tx_offload = { .data = 0 };
 
        txq = tx_queue;
        sw_ring = txq->sw_ring;
@@ -595,14 +620,15 @@ ixgbe_xmit_pkts(void *tx_queue, struct rte_mbuf **tx_pkts,
                /* If hardware offload required */
                tx_ol_req = ol_flags & IXGBE_TX_OFFLOAD_MASK;
                if (tx_ol_req) {
-                       l2_l3_len.l2_len = tx_pkt->l2_len;
-                       l2_l3_len.l3_len = tx_pkt->l3_len;
-                       vlan_macip_lens.f.vlan_tci = tx_pkt->vlan_tci;
-                       vlan_macip_lens.f.l2_l3_len = l2_l3_len.u16;
+                       tx_offload.l2_len = tx_pkt->l2_len;
+                       tx_offload.l3_len = tx_pkt->l3_len;
+                       tx_offload.l4_len = tx_pkt->l4_len;
+                       tx_offload.vlan_tci = tx_pkt->vlan_tci;
+                       tx_offload.tso_segsz = tx_pkt->tso_segsz;
 
                        /* If new context need be built or reuse the exist ctx. */
                        ctx = what_advctx_update(txq, tx_ol_req,
-                               vlan_macip_lens.data);
+                               tx_offload);
                        /* Only allocate context descriptor if required*/
                        new_ctx = (ctx == IXGBE_CTX_NUM);
                        ctx = txq->ctx_curr;
@@ -717,13 +743,22 @@ ixgbe_xmit_pkts(void *tx_queue, struct rte_mbuf **tx_pkts,
                 */
                cmd_type_len = IXGBE_ADVTXD_DTYP_DATA |
                        IXGBE_ADVTXD_DCMD_IFCS | IXGBE_ADVTXD_DCMD_DEXT;
-               olinfo_status = (pkt_len << IXGBE_ADVTXD_PAYLEN_SHIFT);
+
 #ifdef RTE_LIBRTE_IEEE1588
                if (ol_flags & PKT_TX_IEEE1588_TMST)
                        cmd_type_len |= IXGBE_ADVTXD_MAC_1588;
 #endif
 
+               olinfo_status = 0;
                if (tx_ol_req) {
+
+                       if (ol_flags & PKT_TX_TCP_SEG) {
+                               /* when TSO is on, paylen in descriptor is the
+                                * not the packet len but the tcp payload len */
+                               pkt_len -= (tx_offload.l2_len +
+                                       tx_offload.l3_len + tx_offload.l4_len);
+                       }
+
                        /*
                         * Setup the TX Advanced Context Descriptor if required
                         */
@@ -744,7 +779,7 @@ ixgbe_xmit_pkts(void *tx_queue, struct rte_mbuf **tx_pkts,
                                }
 
                                ixgbe_set_xmit_ctx(txq, ctx_txd, tx_ol_req,
-                                   vlan_macip_lens.data);
+                                       tx_offload);
 
                                txe->last_id = tx_last;
                                tx_id = txe->next_id;
@@ -756,11 +791,13 @@ ixgbe_xmit_pkts(void *tx_queue, struct rte_mbuf **tx_pkts,
                         * This path will go through
                         * whatever new/reuse the context descriptor
                         */
-                       cmd_type_len  |= tx_desc_vlan_flags_to_cmdtype(ol_flags);
+                       cmd_type_len  |= tx_desc_ol_flags_to_cmdtype(ol_flags);
                        olinfo_status |= tx_desc_cksum_flags_to_olinfo(ol_flags);
                        olinfo_status |= ctx << IXGBE_ADVTXD_IDX_SHIFT;
                }
 
+               olinfo_status |= (pkt_len << IXGBE_ADVTXD_PAYLEN_SHIFT);
+
                m_seg = tx_pkt;
                do {
                        txd = &txr[tx_id];
@@ -3611,9 +3648,10 @@ ixgbe_dev_tx_init(struct rte_eth_dev *dev)
        PMD_INIT_FUNC_TRACE();
        hw = IXGBE_DEV_PRIVATE_TO_HW(dev->data->dev_private);
 
-       /* Enable TX CRC (checksum offload requirement) */
+       /* Enable TX CRC (checksum offload requirement) and hw padding
+        * (TSO requirement) */
        hlreg0 = IXGBE_READ_REG(hw, IXGBE_HLREG0);
-       hlreg0 |= IXGBE_HLREG0_TXCRCEN;
+       hlreg0 |= (IXGBE_HLREG0_TXCRCEN | IXGBE_HLREG0_TXPADEN);
        IXGBE_WRITE_REG(hw, IXGBE_HLREG0, hlreg0);
 
        /* Setup the Base and Length of the Tx Descriptor Rings */
index eb89715..13099af 100644 (file)
@@ -145,13 +145,16 @@ enum ixgbe_advctx_num {
 };
 
 /** Offload features */
-union ixgbe_vlan_macip {
-       uint32_t data;
+union ixgbe_tx_offload {
+       uint64_t data;
        struct {
-               uint16_t l2_l3_len; /**< combined 9-bit l3, 7-bit l2 lengths */
-               uint16_t vlan_tci;
+               uint64_t l2_len:7; /**< L2 (MAC) Header Length. */
+               uint64_t l3_len:9; /**< L3 (IP) Header Length. */
+               uint64_t l4_len:8; /**< L4 (TCP/UDP) Header Length. */
+               uint64_t tso_segsz:16; /**< TCP TSO segment size */
+               uint64_t vlan_tci:16;
                /**< VLAN Tag Control Identifier (CPU order). */
-       } f;
+       };
 };
 
 /*
@@ -170,8 +173,10 @@ union ixgbe_vlan_macip {
 
 struct ixgbe_advctx_info {
        uint64_t flags;           /**< ol_flags for context build. */
-       uint32_t cmp_mask;        /**< compare mask for vlan_macip_lens */
-       union ixgbe_vlan_macip vlan_macip_lens; /**< vlan, mac ip length. */
+       /**< tx offload: vlan, tso, l2-l3-l4 lengths. */
+       union ixgbe_tx_offload tx_offload;
+       /** compare mask for tx offload. */
+       union ixgbe_tx_offload tx_offload_mask;
 };
 
 /**