buffers: remove VLIB_BUFFER_DEFAULT_FREE_LIST macro and fl->n_data_bytes
[vpp.git] / src / vlib / buffer_funcs.h
1 /*
2  * Copyright (c) 2015 Cisco and/or its affiliates.
3  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
4  * you may not use this file except in compliance with the License.
5  * You may obtain a copy of the License at:
6  *
7  *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
8  *
9  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
10  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
11  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
12  * See the License for the specific language governing permissions and
13  * limitations under the License.
14  */
15 /*
16  * buffer_funcs.h: VLIB buffer related functions/inlines
17  *
18  * Copyright (c) 2008 Eliot Dresselhaus
19  *
20  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining
21  * a copy of this software and associated documentation files (the
22  * "Software"), to deal in the Software without restriction, including
23  * without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish,
24  * distribute, sublicense, and/or sell copies of the Software, and to
25  * permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to
26  * the following conditions:
27  *
28  * The above copyright notice and this permission notice shall be
29  * included in all copies or substantial portions of the Software.
30  *
31  *  THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
32  *  EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
33  *  MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
34  *  NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE
35  *  LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION
36  *  OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION
37  *  WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
38  */
39
40 #ifndef included_vlib_buffer_funcs_h
41 #define included_vlib_buffer_funcs_h
42
43 #include <vppinfra/hash.h>
44 #include <vppinfra/fifo.h>
45
46 /** \file
47     vlib buffer access methods.
48 */
49
50
51 /** \brief Translate buffer index into buffer pointer
52
53     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
54     @param buffer_index - (u32) buffer index
55     @return - (vlib_buffer_t *) buffer pointer
56 */
57 always_inline vlib_buffer_t *
58 vlib_get_buffer (vlib_main_t * vm, u32 buffer_index)
59 {
60   vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
61   uword offset = ((uword) buffer_index) << CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES;
62   ASSERT (offset < bm->buffer_mem_size);
63
64   return uword_to_pointer (bm->buffer_mem_start + offset, void *);
65 }
66
67 static_always_inline void
68 vlib_buffer_copy_indices (u32 * dst, u32 * src, u32 n_indices)
69 {
70   clib_memcpy_fast (dst, src, n_indices * sizeof (u32));
71 }
72
73 static_always_inline void
74 vlib_buffer_copy_template (vlib_buffer_t * b, vlib_buffer_t * bt)
75 {
76   clib_memcpy_fast (b, bt, STRUCT_OFFSET_OF (vlib_buffer_t, template_end));
77 }
78
79 /** \brief Translate array of buffer indices into buffer pointers with offset
80
81     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
82     @param bi - (u32 *) array of buffer indices
83     @param b - (void **) array to store buffer pointers
84     @param count - (uword) number of elements
85     @param offset - (i32) offset applied to each pointer
86 */
87 static_always_inline void
88 vlib_get_buffers_with_offset (vlib_main_t * vm, u32 * bi, void **b, int count,
89                               i32 offset)
90 {
91   uword buffer_mem_start = vm->buffer_main->buffer_mem_start;
92 #ifdef CLIB_HAVE_VEC256
93   u64x4 off = u64x4_splat (buffer_mem_start + offset);
94   /* if count is not const, compiler will not unroll while loop
95      se we maintain two-in-parallel variant */
96   while (count >= 8)
97     {
98       u64x4 b0 = u32x4_extend_to_u64x4 (u32x4_load_unaligned (bi));
99       u64x4 b1 = u32x4_extend_to_u64x4 (u32x4_load_unaligned (bi + 4));
100       /* shift and add to get vlib_buffer_t pointer */
101       u64x4_store_unaligned ((b0 << CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES) + off, b);
102       u64x4_store_unaligned ((b1 << CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES) + off, b + 4);
103       b += 8;
104       bi += 8;
105       count -= 8;
106     }
107 #endif
108   while (count >= 4)
109     {
110 #ifdef CLIB_HAVE_VEC256
111       u64x4 b0 = u32x4_extend_to_u64x4 (u32x4_load_unaligned (bi));
112       /* shift and add to get vlib_buffer_t pointer */
113       u64x4_store_unaligned ((b0 << CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES) + off, b);
114 #elif defined (CLIB_HAVE_VEC128)
115       u64x2 off = u64x2_splat (buffer_mem_start + offset);
116       u32x4 bi4 = u32x4_load_unaligned (bi);
117       u64x2 b0 = u32x4_extend_to_u64x2 ((u32x4) bi4);
118 #if defined (__aarch64__)
119       u64x2 b1 = u32x4_extend_to_u64x2_high ((u32x4) bi4);
120 #else
121       bi4 = u32x4_shuffle (bi4, 2, 3, 0, 1);
122       u64x2 b1 = u32x4_extend_to_u64x2 ((u32x4) bi4);
123 #endif
124       u64x2_store_unaligned ((b0 << CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES) + off, b);
125       u64x2_store_unaligned ((b1 << CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES) + off, b + 2);
126 #else
127       b[0] = ((u8 *) vlib_get_buffer (vm, bi[0])) + offset;
128       b[1] = ((u8 *) vlib_get_buffer (vm, bi[1])) + offset;
129       b[2] = ((u8 *) vlib_get_buffer (vm, bi[2])) + offset;
130       b[3] = ((u8 *) vlib_get_buffer (vm, bi[3])) + offset;
131 #endif
132       b += 4;
133       bi += 4;
134       count -= 4;
135     }
136   while (count)
137     {
138       b[0] = ((u8 *) vlib_get_buffer (vm, bi[0])) + offset;
139       b += 1;
140       bi += 1;
141       count -= 1;
142     }
143 }
144
145 /** \brief Translate array of buffer indices into buffer pointers
146
147     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
148     @param bi - (u32 *) array of buffer indices
149     @param b - (vlib_buffer_t **) array to store buffer pointers
150     @param count - (uword) number of elements
151 */
152
153 static_always_inline void
154 vlib_get_buffers (vlib_main_t * vm, u32 * bi, vlib_buffer_t ** b, int count)
155 {
156   vlib_get_buffers_with_offset (vm, bi, (void **) b, count, 0);
157 }
158
159 /** \brief Translate buffer pointer into buffer index
160
161     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
162     @param p - (void *) buffer pointer
163     @return - (u32) buffer index
164 */
165
166 always_inline u32
167 vlib_get_buffer_index (vlib_main_t * vm, void *p)
168 {
169   vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
170   uword offset = pointer_to_uword (p) - bm->buffer_mem_start;
171   ASSERT (pointer_to_uword (p) >= bm->buffer_mem_start);
172   ASSERT (offset < bm->buffer_mem_size);
173   ASSERT ((offset % (1 << CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES)) == 0);
174   return offset >> CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES;
175 }
176
177 /** \brief Translate array of buffer pointers into buffer indices with offset
178
179     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
180     @param b - (void **) array of buffer pointers
181     @param bi - (u32 *) array to store buffer indices
182     @param count - (uword) number of elements
183     @param offset - (i32) offset applied to each pointer
184 */
185 static_always_inline void
186 vlib_get_buffer_indices_with_offset (vlib_main_t * vm, void **b, u32 * bi,
187                                      uword count, i32 offset)
188 {
189 #ifdef CLIB_HAVE_VEC256
190   u32x8 mask = { 0, 2, 4, 6, 1, 3, 5, 7 };
191   u64x4 off4 = u64x4_splat (vm->buffer_main->buffer_mem_start - offset);
192
193   while (count >= 8)
194     {
195       /* load 4 pointers into 256-bit register */
196       u64x4 v0 = u64x4_load_unaligned (b);
197       u64x4 v1 = u64x4_load_unaligned (b + 4);
198       u32x8 v2, v3;
199
200       v0 -= off4;
201       v1 -= off4;
202
203       v0 >>= CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES;
204       v1 >>= CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES;
205
206       /* permute 256-bit register so lower u32s of each buffer index are
207        * placed into lower 128-bits */
208       v2 = u32x8_permute ((u32x8) v0, mask);
209       v3 = u32x8_permute ((u32x8) v1, mask);
210
211       /* extract lower 128-bits and save them to the array of buffer indices */
212       u32x4_store_unaligned (u32x8_extract_lo (v2), bi);
213       u32x4_store_unaligned (u32x8_extract_lo (v3), bi + 4);
214       bi += 8;
215       b += 8;
216       count -= 8;
217     }
218 #endif
219   while (count >= 4)
220     {
221       /* equivalent non-nector implementation */
222       bi[0] = vlib_get_buffer_index (vm, ((u8 *) b[0]) + offset);
223       bi[1] = vlib_get_buffer_index (vm, ((u8 *) b[1]) + offset);
224       bi[2] = vlib_get_buffer_index (vm, ((u8 *) b[2]) + offset);
225       bi[3] = vlib_get_buffer_index (vm, ((u8 *) b[3]) + offset);
226       bi += 4;
227       b += 4;
228       count -= 4;
229     }
230   while (count)
231     {
232       bi[0] = vlib_get_buffer_index (vm, ((u8 *) b[0]) + offset);
233       bi += 1;
234       b += 1;
235       count -= 1;
236     }
237 }
238
239 /** \brief Translate array of buffer pointers into buffer indices
240
241     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
242     @param b - (vlib_buffer_t **) array of buffer pointers
243     @param bi - (u32 *) array to store buffer indices
244     @param count - (uword) number of elements
245 */
246 static_always_inline void
247 vlib_get_buffer_indices (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t ** b, u32 * bi,
248                          uword count)
249 {
250   vlib_get_buffer_indices_with_offset (vm, (void **) b, bi, count, 0);
251 }
252
253 /** \brief Get next buffer in buffer linklist, or zero for end of list.
254
255     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
256     @param b - (void *) buffer pointer
257     @return - (vlib_buffer_t *) next buffer, or NULL
258 */
259 always_inline vlib_buffer_t *
260 vlib_get_next_buffer (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b)
261 {
262   return (b->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT
263           ? vlib_get_buffer (vm, b->next_buffer) : 0);
264 }
265
266 uword vlib_buffer_length_in_chain_slow_path (vlib_main_t * vm,
267                                              vlib_buffer_t * b_first);
268
269 /** \brief Get length in bytes of the buffer chain
270
271     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
272     @param b - (void *) buffer pointer
273     @return - (uword) length of buffer chain
274 */
275 always_inline uword
276 vlib_buffer_length_in_chain (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b)
277 {
278   uword len = b->current_length;
279
280   if (PREDICT_TRUE ((b->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT) == 0))
281     return len;
282
283   if (PREDICT_TRUE (b->flags & VLIB_BUFFER_TOTAL_LENGTH_VALID))
284     return len + b->total_length_not_including_first_buffer;
285
286   return vlib_buffer_length_in_chain_slow_path (vm, b);
287 }
288
289 /** \brief Get length in bytes of the buffer index buffer chain
290
291     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
292     @param bi - (u32) buffer index
293     @return - (uword) length of buffer chain
294 */
295 always_inline uword
296 vlib_buffer_index_length_in_chain (vlib_main_t * vm, u32 bi)
297 {
298   vlib_buffer_t *b = vlib_get_buffer (vm, bi);
299   return vlib_buffer_length_in_chain (vm, b);
300 }
301
302 /** \brief Copy buffer contents to memory
303
304     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
305     @param buffer_index - (u32) buffer index
306     @param contents - (u8 *) memory, <strong>must be large enough</strong>
307     @return - (uword) length of buffer chain
308 */
309 always_inline uword
310 vlib_buffer_contents (vlib_main_t * vm, u32 buffer_index, u8 * contents)
311 {
312   uword content_len = 0;
313   uword l;
314   vlib_buffer_t *b;
315
316   while (1)
317     {
318       b = vlib_get_buffer (vm, buffer_index);
319       l = b->current_length;
320       clib_memcpy_fast (contents + content_len, b->data + b->current_data, l);
321       content_len += l;
322       if (!(b->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT))
323         break;
324       buffer_index = b->next_buffer;
325     }
326
327   return content_len;
328 }
329
330 always_inline uword
331 vlib_buffer_get_pa (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b)
332 {
333   return vlib_physmem_get_pa (vm, b->data);
334 }
335
336 always_inline uword
337 vlib_buffer_get_current_pa (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b)
338 {
339   return vlib_buffer_get_pa (vm, b) + b->current_data;
340 }
341
342 /** \brief Prefetch buffer metadata by buffer index
343     The first 64 bytes of buffer contains most header information
344
345     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
346     @param bi - (u32) buffer index
347     @param type - LOAD, STORE. In most cases, STORE is the right answer
348 */
349 /* Prefetch buffer header given index. */
350 #define vlib_prefetch_buffer_with_index(vm,bi,type)     \
351   do {                                                  \
352     vlib_buffer_t * _b = vlib_get_buffer (vm, bi);      \
353     vlib_prefetch_buffer_header (_b, type);             \
354   } while (0)
355
356 typedef enum
357 {
358   /* Index is unknown. */
359   VLIB_BUFFER_UNKNOWN,
360
361   /* Index is known and free/allocated. */
362   VLIB_BUFFER_KNOWN_FREE,
363   VLIB_BUFFER_KNOWN_ALLOCATED,
364 } vlib_buffer_known_state_t;
365
366 void vlib_buffer_validate_alloc_free (vlib_main_t * vm, u32 * buffers,
367                                       uword n_buffers,
368                                       vlib_buffer_known_state_t
369                                       expected_state);
370
371 always_inline vlib_buffer_known_state_t
372 vlib_buffer_is_known (vlib_main_t * vm, u32 buffer_index)
373 {
374   vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
375
376   clib_spinlock_lock (&bm->buffer_known_hash_lockp);
377   uword *p = hash_get (bm->buffer_known_hash, buffer_index);
378   clib_spinlock_unlock (&bm->buffer_known_hash_lockp);
379   return p ? p[0] : VLIB_BUFFER_UNKNOWN;
380 }
381
382 always_inline void
383 vlib_buffer_set_known_state (vlib_main_t * vm, u32 buffer_index,
384                              vlib_buffer_known_state_t state)
385 {
386   vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
387
388   clib_spinlock_lock (&bm->buffer_known_hash_lockp);
389   hash_set (bm->buffer_known_hash, buffer_index, state);
390   clib_spinlock_unlock (&bm->buffer_known_hash_lockp);
391 }
392
393 /* Validates sanity of a single buffer.
394    Returns format'ed vector with error message if any. */
395 u8 *vlib_validate_buffer (vlib_main_t * vm, u32 buffer_index,
396                           uword follow_chain);
397
398 always_inline u32
399 vlib_buffer_round_size (u32 size)
400 {
401   return round_pow2 (size, sizeof (vlib_buffer_t));
402 }
403
404 /** \brief Allocate buffers from specific freelist into supplied array
405
406     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
407     @param buffers - (u32 * ) buffer index array
408     @param n_buffers - (u32) number of buffers requested
409     @return - (u32) number of buffers actually allocated, may be
410     less than the number requested or zero
411 */
412 always_inline u32
413 vlib_buffer_alloc_from_free_list (vlib_main_t * vm,
414                                   u32 * buffers,
415                                   u32 n_buffers,
416                                   vlib_buffer_free_list_index_t index)
417 {
418   vlib_buffer_free_list_t *fl;
419   vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
420   u32 *src;
421   uword len;
422
423   ASSERT (bm->cb.vlib_buffer_fill_free_list_cb);
424
425   fl = pool_elt_at_index (vm->buffer_free_list_pool, index);
426
427   len = vec_len (fl->buffers);
428
429   if (PREDICT_FALSE (len < n_buffers))
430     {
431       bm->cb.vlib_buffer_fill_free_list_cb (vm, fl, n_buffers);
432       if (PREDICT_FALSE ((len = vec_len (fl->buffers)) == 0))
433         return 0;
434
435       /* even if fill free list didn't manage to refill free list
436          we should give what we have */
437       n_buffers = clib_min (len, n_buffers);
438
439       /* following code is intentionaly duplicated to allow compiler
440          to optimize fast path when n_buffers is constant value */
441       src = fl->buffers + len - n_buffers;
442       vlib_buffer_copy_indices (buffers, src, n_buffers);
443       _vec_len (fl->buffers) -= n_buffers;
444
445       /* Verify that buffers are known free. */
446       vlib_buffer_validate_alloc_free (vm, buffers, n_buffers,
447                                        VLIB_BUFFER_KNOWN_FREE);
448
449       return n_buffers;
450     }
451
452   src = fl->buffers + len - n_buffers;
453   vlib_buffer_copy_indices (buffers, src, n_buffers);
454   _vec_len (fl->buffers) -= n_buffers;
455
456   /* Verify that buffers are known free. */
457   vlib_buffer_validate_alloc_free (vm, buffers, n_buffers,
458                                    VLIB_BUFFER_KNOWN_FREE);
459
460   return n_buffers;
461 }
462
463 /** \brief Allocate buffers into supplied array
464
465     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
466     @param buffers - (u32 * ) buffer index array
467     @param n_buffers - (u32) number of buffers requested
468     @return - (u32) number of buffers actually allocated, may be
469     less than the number requested or zero
470 */
471 always_inline u32
472 vlib_buffer_alloc (vlib_main_t * vm, u32 * buffers, u32 n_buffers)
473 {
474   return vlib_buffer_alloc_from_free_list (vm, buffers, n_buffers,
475                                            VLIB_BUFFER_DEFAULT_FREE_LIST_INDEX);
476 }
477
478 /** \brief Allocate buffers into ring
479
480     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
481     @param buffers - (u32 * ) buffer index ring
482     @param start - (u32) first slot in the ring
483     @param ring_size - (u32) ring size
484     @param n_buffers - (u32) number of buffers requested
485     @return - (u32) number of buffers actually allocated, may be
486     less than the number requested or zero
487 */
488 always_inline u32
489 vlib_buffer_alloc_to_ring (vlib_main_t * vm, u32 * ring, u32 start,
490                            u32 ring_size, u32 n_buffers)
491 {
492   u32 n_alloc;
493
494   ASSERT (n_buffers <= ring_size);
495
496   if (PREDICT_TRUE (start + n_buffers <= ring_size))
497     return vlib_buffer_alloc (vm, ring + start, n_buffers);
498
499   n_alloc = vlib_buffer_alloc (vm, ring + start, ring_size - start);
500
501   if (PREDICT_TRUE (n_alloc == ring_size - start))
502     n_alloc += vlib_buffer_alloc (vm, ring, n_buffers - n_alloc);
503
504   return n_alloc;
505 }
506
507 /** \brief Free buffers
508     Frees the entire buffer chain for each buffer
509
510     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
511     @param buffers - (u32 * ) buffer index array
512     @param n_buffers - (u32) number of buffers to free
513
514 */
515 always_inline void
516 vlib_buffer_free (vlib_main_t * vm,
517                   /* pointer to first buffer */
518                   u32 * buffers,
519                   /* number of buffers to free */
520                   u32 n_buffers)
521 {
522   vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
523
524   ASSERT (bm->cb.vlib_buffer_free_cb);
525
526   return bm->cb.vlib_buffer_free_cb (vm, buffers, n_buffers);
527 }
528
529 /** \brief Free buffers, does not free the buffer chain for each buffer
530
531     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
532     @param buffers - (u32 * ) buffer index array
533     @param n_buffers - (u32) number of buffers to free
534
535 */
536 always_inline void
537 vlib_buffer_free_no_next (vlib_main_t * vm,
538                           /* pointer to first buffer */
539                           u32 * buffers,
540                           /* number of buffers to free */
541                           u32 n_buffers)
542 {
543   vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
544
545   ASSERT (bm->cb.vlib_buffer_free_no_next_cb);
546
547   return bm->cb.vlib_buffer_free_no_next_cb (vm, buffers, n_buffers);
548 }
549
550 /** \brief Free one buffer
551     Shorthand to free a single buffer chain.
552
553     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
554     @param buffer_index - (u32) buffer index to free
555 */
556 always_inline void
557 vlib_buffer_free_one (vlib_main_t * vm, u32 buffer_index)
558 {
559   vlib_buffer_free (vm, &buffer_index, /* n_buffers */ 1);
560 }
561
562 /** \brief Free buffers from ring
563
564     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
565     @param buffers - (u32 * ) buffer index ring
566     @param start - (u32) first slot in the ring
567     @param ring_size - (u32) ring size
568     @param n_buffers - (u32) number of buffers
569 */
570 always_inline void
571 vlib_buffer_free_from_ring (vlib_main_t * vm, u32 * ring, u32 start,
572                             u32 ring_size, u32 n_buffers)
573 {
574   ASSERT (n_buffers <= ring_size);
575
576   if (PREDICT_TRUE (start + n_buffers <= ring_size))
577     {
578       vlib_buffer_free (vm, ring + start, n_buffers);
579     }
580   else
581     {
582       vlib_buffer_free (vm, ring + start, ring_size - start);
583       vlib_buffer_free (vm, ring, n_buffers - (ring_size - start));
584     }
585 }
586
587 /** \brief Free buffers from ring without freeing tail buffers
588
589     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
590     @param buffers - (u32 * ) buffer index ring
591     @param start - (u32) first slot in the ring
592     @param ring_size - (u32) ring size
593     @param n_buffers - (u32) number of buffers
594 */
595 always_inline void
596 vlib_buffer_free_from_ring_no_next (vlib_main_t * vm, u32 * ring, u32 start,
597                                     u32 ring_size, u32 n_buffers)
598 {
599   ASSERT (n_buffers <= ring_size);
600
601   if (PREDICT_TRUE (start + n_buffers <= ring_size))
602     {
603       vlib_buffer_free_no_next (vm, ring + start, n_buffers);
604     }
605   else
606     {
607       vlib_buffer_free_no_next (vm, ring + start, ring_size - start);
608       vlib_buffer_free_no_next (vm, ring, n_buffers - (ring_size - start));
609     }
610 }
611
612 /* Add/delete buffer free lists. */
613 vlib_buffer_free_list_index_t vlib_buffer_create_free_list (vlib_main_t * vm,
614                                                             u32 n_data_bytes,
615                                                             char *fmt, ...);
616
617 /* Append given data to end of buffer, possibly allocating new buffers. */
618 int vlib_buffer_add_data (vlib_main_t * vm, u32 * buffer_index, void *data,
619                           u32 n_data_bytes);
620
621 /* duplicate all buffers in chain */
622 always_inline vlib_buffer_t *
623 vlib_buffer_copy (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b)
624 {
625   vlib_buffer_t *s, *d, *fd;
626   uword n_alloc, n_buffers = 1;
627   u32 flag_mask = VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT | VLIB_BUFFER_TOTAL_LENGTH_VALID;
628   int i;
629
630   s = b;
631   while (s->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT)
632     {
633       n_buffers++;
634       s = vlib_get_buffer (vm, s->next_buffer);
635     }
636   u32 new_buffers[n_buffers];
637
638   n_alloc = vlib_buffer_alloc (vm, new_buffers, n_buffers);
639
640   /* No guarantee that we'll get all the buffers we asked for */
641   if (PREDICT_FALSE (n_alloc < n_buffers))
642     {
643       if (n_alloc > 0)
644         vlib_buffer_free (vm, new_buffers, n_alloc);
645       return 0;
646     }
647
648   /* 1st segment */
649   s = b;
650   fd = d = vlib_get_buffer (vm, new_buffers[0]);
651   d->current_data = s->current_data;
652   d->current_length = s->current_length;
653   d->flags = s->flags & flag_mask;
654   d->total_length_not_including_first_buffer =
655     s->total_length_not_including_first_buffer;
656   clib_memcpy_fast (d->opaque, s->opaque, sizeof (s->opaque));
657   clib_memcpy_fast (d->opaque2, s->opaque2, sizeof (s->opaque2));
658   clib_memcpy_fast (vlib_buffer_get_current (d),
659                     vlib_buffer_get_current (s), s->current_length);
660
661   /* next segments */
662   for (i = 1; i < n_buffers; i++)
663     {
664       /* previous */
665       d->next_buffer = new_buffers[i];
666       /* current */
667       s = vlib_get_buffer (vm, s->next_buffer);
668       d = vlib_get_buffer (vm, new_buffers[i]);
669       d->current_data = s->current_data;
670       d->current_length = s->current_length;
671       clib_memcpy_fast (vlib_buffer_get_current (d),
672                         vlib_buffer_get_current (s), s->current_length);
673       d->flags = s->flags & flag_mask;
674     }
675
676   return fd;
677 }
678
679 /** \brief Create a maximum of 256 clones of buffer and store them
680     in the supplied array
681
682     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
683     @param src_buffer - (u32) source buffer index
684     @param buffers - (u32 * ) buffer index array
685     @param n_buffers - (u16) number of buffer clones requested (<=256)
686     @param head_end_offset - (u16) offset relative to current position
687            where packet head ends
688     @return - (u16) number of buffers actually cloned, may be
689     less than the number requested or zero
690 */
691 always_inline u16
692 vlib_buffer_clone_256 (vlib_main_t * vm, u32 src_buffer, u32 * buffers,
693                        u16 n_buffers, u16 head_end_offset)
694 {
695   u16 i;
696   vlib_buffer_t *s = vlib_get_buffer (vm, src_buffer);
697
698   ASSERT (s->n_add_refs == 0);
699   ASSERT (n_buffers);
700   ASSERT (n_buffers <= 256);
701
702   if (s->current_length <= head_end_offset + CLIB_CACHE_LINE_BYTES * 2)
703     {
704       buffers[0] = src_buffer;
705       for (i = 1; i < n_buffers; i++)
706         {
707           vlib_buffer_t *d;
708           d = vlib_buffer_copy (vm, s);
709           if (d == 0)
710             return i;
711           buffers[i] = vlib_get_buffer_index (vm, d);
712
713         }
714       return n_buffers;
715     }
716
717   if (PREDICT_FALSE (n_buffers == 1))
718     {
719       buffers[0] = src_buffer;
720       return 1;
721     }
722
723   n_buffers = vlib_buffer_alloc (vm, buffers, n_buffers);
724
725   for (i = 0; i < n_buffers; i++)
726     {
727       vlib_buffer_t *d = vlib_get_buffer (vm, buffers[i]);
728       d->current_data = s->current_data;
729       d->current_length = head_end_offset;
730       d->total_length_not_including_first_buffer = s->current_length -
731         head_end_offset;
732       if (PREDICT_FALSE (s->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT))
733         {
734           d->total_length_not_including_first_buffer +=
735             s->total_length_not_including_first_buffer;
736         }
737       d->flags = s->flags | VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
738       d->flags &= ~VLIB_BUFFER_EXT_HDR_VALID;
739       clib_memcpy_fast (d->opaque, s->opaque, sizeof (s->opaque));
740       clib_memcpy_fast (d->opaque2, s->opaque2, sizeof (s->opaque2));
741       clib_memcpy_fast (vlib_buffer_get_current (d),
742                         vlib_buffer_get_current (s), head_end_offset);
743       d->next_buffer = src_buffer;
744     }
745   vlib_buffer_advance (s, head_end_offset);
746   s->n_add_refs = n_buffers - 1;
747   while (s->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT)
748     {
749       s = vlib_get_buffer (vm, s->next_buffer);
750       s->n_add_refs = n_buffers - 1;
751     }
752
753   return n_buffers;
754 }
755
756 /** \brief Create multiple clones of buffer and store them
757     in the supplied array
758
759     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
760     @param src_buffer - (u32) source buffer index
761     @param buffers - (u32 * ) buffer index array
762     @param n_buffers - (u16) number of buffer clones requested (<=256)
763     @param head_end_offset - (u16) offset relative to current position
764            where packet head ends
765     @return - (u16) number of buffers actually cloned, may be
766     less than the number requested or zero
767 */
768 always_inline u16
769 vlib_buffer_clone (vlib_main_t * vm, u32 src_buffer, u32 * buffers,
770                    u16 n_buffers, u16 head_end_offset)
771 {
772   vlib_buffer_t *s = vlib_get_buffer (vm, src_buffer);
773   u16 n_cloned = 0;
774
775   while (n_buffers > 256)
776     {
777       vlib_buffer_t *copy;
778       copy = vlib_buffer_copy (vm, s);
779       n_cloned += vlib_buffer_clone_256 (vm,
780                                          vlib_get_buffer_index (vm, copy),
781                                          (buffers + n_cloned),
782                                          256, head_end_offset);
783       n_buffers -= 256;
784     }
785   n_cloned += vlib_buffer_clone_256 (vm, src_buffer,
786                                      buffers + n_cloned,
787                                      n_buffers, head_end_offset);
788
789   return n_cloned;
790 }
791
792 /** \brief Attach cloned tail to the buffer
793
794     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
795     @param head - (vlib_buffer_t *) head buffer
796     @param tail - (Vlib buffer_t *) tail buffer to clone and attach to head
797 */
798
799 always_inline void
800 vlib_buffer_attach_clone (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * head,
801                           vlib_buffer_t * tail)
802 {
803   ASSERT ((head->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT) == 0);
804
805   head->flags |= VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
806   head->flags &= ~VLIB_BUFFER_TOTAL_LENGTH_VALID;
807   head->flags &= ~VLIB_BUFFER_EXT_HDR_VALID;
808   head->flags |= (tail->flags & VLIB_BUFFER_TOTAL_LENGTH_VALID);
809   head->next_buffer = vlib_get_buffer_index (vm, tail);
810   head->total_length_not_including_first_buffer = tail->current_length +
811     tail->total_length_not_including_first_buffer;
812
813 next_segment:
814   clib_atomic_add_fetch (&tail->n_add_refs, 1);
815
816   if (tail->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT)
817     {
818       tail = vlib_get_buffer (vm, tail->next_buffer);
819       goto next_segment;
820     }
821 }
822
823 /* Initializes the buffer as an empty packet with no chained buffers. */
824 always_inline void
825 vlib_buffer_chain_init (vlib_buffer_t * first)
826 {
827   first->total_length_not_including_first_buffer = 0;
828   first->current_length = 0;
829   first->flags &= ~VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
830   first->flags |= VLIB_BUFFER_TOTAL_LENGTH_VALID;
831 }
832
833 /* The provided next_bi buffer index is appended to the end of the packet. */
834 always_inline vlib_buffer_t *
835 vlib_buffer_chain_buffer (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * last, u32 next_bi)
836 {
837   vlib_buffer_t *next_buffer = vlib_get_buffer (vm, next_bi);
838   last->next_buffer = next_bi;
839   last->flags |= VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
840   next_buffer->current_length = 0;
841   next_buffer->flags &= ~VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
842   return next_buffer;
843 }
844
845 /* Increases or decreases the packet length.
846  * It does not allocate or deallocate new buffers.
847  * Therefore, the added length must be compatible
848  * with the last buffer. */
849 always_inline void
850 vlib_buffer_chain_increase_length (vlib_buffer_t * first,
851                                    vlib_buffer_t * last, i32 len)
852 {
853   last->current_length += len;
854   if (first != last)
855     first->total_length_not_including_first_buffer += len;
856 }
857
858 /* Copy data to the end of the packet and increases its length.
859  * It does not allocate new buffers.
860  * Returns the number of copied bytes. */
861 always_inline u16
862 vlib_buffer_chain_append_data (vlib_main_t * vm,
863                                vlib_buffer_free_list_index_t free_list_index,
864                                vlib_buffer_t * first,
865                                vlib_buffer_t * last, void *data, u16 data_len)
866 {
867   u32 n_buffer_bytes = VLIB_BUFFER_DATA_SIZE;
868   ASSERT (n_buffer_bytes >= last->current_length + last->current_data);
869   u16 len = clib_min (data_len,
870                       n_buffer_bytes - last->current_length -
871                       last->current_data);
872   clib_memcpy_fast (vlib_buffer_get_current (last) + last->current_length,
873                     data, len);
874   vlib_buffer_chain_increase_length (first, last, len);
875   return len;
876 }
877
878 /* Copy data to the end of the packet and increases its length.
879  * Allocates additional buffers from the free list if necessary.
880  * Returns the number of copied bytes.
881  * 'last' value is modified whenever new buffers are allocated and
882  * chained and points to the last buffer in the chain. */
883 u16
884 vlib_buffer_chain_append_data_with_alloc (vlib_main_t * vm,
885                                           vlib_buffer_free_list_index_t
886                                           free_list_index,
887                                           vlib_buffer_t * first,
888                                           vlib_buffer_t ** last, void *data,
889                                           u16 data_len);
890 void vlib_buffer_chain_validate (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * first);
891
892 format_function_t format_vlib_buffer, format_vlib_buffer_and_data,
893   format_vlib_buffer_contents;
894
895 typedef struct
896 {
897   /* Vector of packet data. */
898   u8 *packet_data;
899
900   /* Number of buffers to allocate in each call to allocator. */
901   u32 min_n_buffers_each_alloc;
902
903   /* Buffer free list for this template. */
904   vlib_buffer_free_list_index_t free_list_index;
905
906   u32 *free_buffers;
907
908   u8 *name;
909 } vlib_packet_template_t;
910
911 void vlib_packet_template_get_packet_helper (vlib_main_t * vm,
912                                              vlib_packet_template_t * t);
913
914 void vlib_packet_template_init (vlib_main_t * vm,
915                                 vlib_packet_template_t * t,
916                                 void *packet_data,
917                                 uword n_packet_data_bytes,
918                                 uword min_n_buffers_each_alloc,
919                                 char *fmt, ...);
920
921 void *vlib_packet_template_get_packet (vlib_main_t * vm,
922                                        vlib_packet_template_t * t,
923                                        u32 * bi_result);
924
925 always_inline void
926 vlib_packet_template_free (vlib_main_t * vm, vlib_packet_template_t * t)
927 {
928   vec_free (t->packet_data);
929 }
930
931 static_always_inline vlib_buffer_pool_t *
932 vlib_buffer_pool_get (vlib_main_t * vm, u8 buffer_pool_index)
933 {
934   vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
935   return vec_elt_at_index (bm->buffer_pools, buffer_pool_index);
936 }
937
938 always_inline void
939 vlib_buffer_add_to_free_list (vlib_main_t * vm,
940                               vlib_buffer_free_list_t * f,
941                               u32 buffer_index, u8 do_init)
942 {
943   vlib_buffer_pool_t *bp = vlib_buffer_pool_get (vm, f->buffer_pool_index);
944   vlib_buffer_t *b;
945   b = vlib_get_buffer (vm, buffer_index);
946   if (PREDICT_TRUE (do_init))
947     clib_memset (b, 0, STRUCT_OFFSET_OF (vlib_buffer_t, template_end));
948   vec_add1_aligned (f->buffers, buffer_index, CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
949
950   if (vec_len (f->buffers) > 4 * VLIB_FRAME_SIZE)
951     {
952       clib_spinlock_lock (&bp->lock);
953       /* keep last stored buffers, as they are more likely hot in the cache */
954       vec_add_aligned (bp->buffers, f->buffers, VLIB_FRAME_SIZE,
955                        CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
956       vec_delete (f->buffers, VLIB_FRAME_SIZE, 0);
957       f->n_alloc -= VLIB_FRAME_SIZE;
958       clib_spinlock_unlock (&bp->lock);
959     }
960 }
961
962 #if CLIB_DEBUG > 0
963 extern u32 *vlib_buffer_state_validation_lock;
964 extern uword *vlib_buffer_state_validation_hash;
965 extern void *vlib_buffer_state_heap;
966 #endif
967
968 static inline void
969 vlib_validate_buffer_in_use (vlib_buffer_t * b, u32 expected)
970 {
971 #if CLIB_DEBUG > 0
972   uword *p;
973   void *oldheap;
974
975   oldheap = clib_mem_set_heap (vlib_buffer_state_heap);
976
977   while (clib_atomic_test_and_set (vlib_buffer_state_validation_lock))
978     ;
979
980   p = hash_get (vlib_buffer_state_validation_hash, b);
981
982   /* If we don't know about b, declare it to be in the expected state */
983   if (!p)
984     {
985       hash_set (vlib_buffer_state_validation_hash, b, expected);
986       goto out;
987     }
988
989   if (p[0] != expected)
990     {
991       void cj_stop (void);
992       u32 bi;
993       vlib_main_t *vm = &vlib_global_main;
994
995       cj_stop ();
996
997       bi = vlib_get_buffer_index (vm, b);
998
999       clib_mem_set_heap (oldheap);
1000       clib_warning ("%.6f buffer %llx (%d): %s, not %s",
1001                     vlib_time_now (vm), bi,
1002                     p[0] ? "busy" : "free", expected ? "busy" : "free");
1003       os_panic ();
1004     }
1005 out:
1006   CLIB_MEMORY_BARRIER ();
1007   *vlib_buffer_state_validation_lock = 0;
1008   clib_mem_set_heap (oldheap);
1009 #endif
1010 }
1011
1012 static inline void
1013 vlib_validate_buffer_set_in_use (vlib_buffer_t * b, u32 expected)
1014 {
1015 #if CLIB_DEBUG > 0
1016   void *oldheap;
1017
1018   oldheap = clib_mem_set_heap (vlib_buffer_state_heap);
1019
1020   while (clib_atomic_test_and_set (vlib_buffer_state_validation_lock))
1021     ;
1022
1023   hash_set (vlib_buffer_state_validation_hash, b, expected);
1024
1025   CLIB_MEMORY_BARRIER ();
1026   *vlib_buffer_state_validation_lock = 0;
1027   clib_mem_set_heap (oldheap);
1028 #endif
1029 }
1030
1031 /** minimum data size of first buffer in a buffer chain */
1032 #define VLIB_BUFFER_CHAIN_MIN_FIRST_DATA_SIZE (256)
1033
1034 /**
1035  * @brief compress buffer chain in a way where the first buffer is at least
1036  * VLIB_BUFFER_CHAIN_MIN_FIRST_DATA_SIZE long
1037  *
1038  * @param[in] vm - vlib_main
1039  * @param[in,out] first - first buffer in chain
1040  * @param[in,out] discard_vector - vector of buffer indexes which were removed
1041  * from the chain
1042  */
1043 always_inline void
1044 vlib_buffer_chain_compress (vlib_main_t * vm,
1045                             vlib_buffer_t * first, u32 ** discard_vector)
1046 {
1047   if (first->current_length >= VLIB_BUFFER_CHAIN_MIN_FIRST_DATA_SIZE ||
1048       !(first->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT))
1049     {
1050       /* this is already big enough or not a chain */
1051       return;
1052     }
1053
1054   u32 want_first_size = clib_min (VLIB_BUFFER_CHAIN_MIN_FIRST_DATA_SIZE,
1055                                   VLIB_BUFFER_DATA_SIZE -
1056                                   first->current_data);
1057   do
1058     {
1059       vlib_buffer_t *second = vlib_get_buffer (vm, first->next_buffer);
1060       u32 need = want_first_size - first->current_length;
1061       u32 amount_to_copy = clib_min (need, second->current_length);
1062       clib_memcpy_fast (((u8 *) vlib_buffer_get_current (first)) +
1063                         first->current_length,
1064                         vlib_buffer_get_current (second), amount_to_copy);
1065       first->current_length += amount_to_copy;
1066       second->current_data += amount_to_copy;
1067       second->current_length -= amount_to_copy;
1068       if (first->flags & VLIB_BUFFER_TOTAL_LENGTH_VALID)
1069         {
1070           first->total_length_not_including_first_buffer -= amount_to_copy;
1071         }
1072       if (!second->current_length)
1073         {
1074           vec_add1 (*discard_vector, first->next_buffer);
1075           if (second->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT)
1076             {
1077               first->next_buffer = second->next_buffer;
1078             }
1079           else
1080             {
1081               first->flags &= ~VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
1082             }
1083           second->flags &= ~VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
1084         }
1085     }
1086   while ((first->current_length < want_first_size) &&
1087          (first->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT));
1088 }
1089
1090 /**
1091  * @brief linearize buffer chain - the first buffer is filled, if needed,
1092  * buffers are allocated and filled, returns free space in last buffer or
1093  * negative on failure
1094  *
1095  * @param[in] vm - vlib_main
1096  * @param[in,out] first - first buffer in chain
1097  */
1098 always_inline int
1099 vlib_buffer_chain_linearize (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * first)
1100 {
1101   vlib_buffer_t *b = first;
1102   u32 buf_len = VLIB_BUFFER_DATA_SIZE;
1103   // free buffer chain starting from the second buffer
1104   int free_count = (b->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT) != 0;
1105   u32 chain_to_free = b->next_buffer;
1106
1107   u32 len = vlib_buffer_length_in_chain (vm, b);
1108   u32 free_len = buf_len - b->current_data - b->current_length;
1109   int alloc_len = clib_max (len - free_len, 0); //use the free len in the first buffer
1110   int n_buffers = (alloc_len + buf_len - 1) / buf_len;
1111   u32 new_buffers[n_buffers];
1112
1113   u32 n_alloc = vlib_buffer_alloc (vm, new_buffers, n_buffers);
1114   if (n_alloc != n_buffers)
1115     {
1116       vlib_buffer_free_no_next (vm, new_buffers, n_alloc);
1117       return -1;
1118     }
1119
1120   vlib_buffer_t *s = b;
1121   while (s->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT)
1122     {
1123       s = vlib_get_buffer (vm, s->next_buffer);
1124       int d_free_len = buf_len - b->current_data - b->current_length;
1125       ASSERT (d_free_len >= 0);
1126       // chain buf and split write
1127       u32 copy_len = clib_min (d_free_len, s->current_length);
1128       u8 *d = vlib_buffer_put_uninit (b, copy_len);
1129       clib_memcpy (d, vlib_buffer_get_current (s), copy_len);
1130       int rest = s->current_length - copy_len;
1131       if (rest > 0)
1132         {
1133           //prev buf is full
1134           ASSERT (vlib_buffer_get_tail (b) == b->data + buf_len);
1135           ASSERT (n_buffers > 0);
1136           b = vlib_buffer_chain_buffer (vm, b, new_buffers[--n_buffers]);
1137           //make full use of the new buffers
1138           b->current_data = 0;
1139           d = vlib_buffer_put_uninit (b, rest);
1140           clib_memcpy (d, vlib_buffer_get_current (s) + copy_len, rest);
1141         }
1142     }
1143   vlib_buffer_free (vm, &chain_to_free, free_count);
1144   b->flags &= ~VLIB_BUFFER_TOTAL_LENGTH_VALID;
1145   if (b == first)               /* no buffers addeed */
1146     b->flags &= ~VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
1147   ASSERT (len == vlib_buffer_length_in_chain (vm, first));
1148   ASSERT (n_buffers == 0);
1149   return buf_len - b->current_data - b->current_length;
1150 }
1151
1152 #endif /* included_vlib_buffer_funcs_h */
1153
1154 /*
1155  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
1156  *
1157  * Local Variables:
1158  * eval: (c-set-style "gnu")
1159  * End:
1160  */