buffers: wrap vlib_buffer_t to union and expose vector types
[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_ASSERT_OFFSET_OF (vlib_buffer_t, template_end, 64);
74 static_always_inline void
75 vlib_buffer_copy_template (vlib_buffer_t * b, vlib_buffer_t * bt)
76 {
77 #if defined CLIB_HAVE_VEC256
78   b->as_u8x32[0] = bt->as_u8x32[0];
79   b->as_u8x32[1] = bt->as_u8x32[1];
80 #elif defined (CLIB_HAVE_VEC128)
81   b->as_u8x16[0] = bt->as_u8x16[0];
82   b->as_u8x16[1] = bt->as_u8x16[1];
83   b->as_u8x16[2] = bt->as_u8x16[2];
84   b->as_u8x16[3] = bt->as_u8x16[3];
85 #else
86   clib_memcpy_fast (b, bt, 64);
87 #endif
88 }
89
90 /** \brief Translate array of buffer indices into buffer pointers with offset
91
92     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
93     @param bi - (u32 *) array of buffer indices
94     @param b - (void **) array to store buffer pointers
95     @param count - (uword) number of elements
96     @param offset - (i32) offset applied to each pointer
97 */
98 static_always_inline void
99 vlib_get_buffers_with_offset (vlib_main_t * vm, u32 * bi, void **b, int count,
100                               i32 offset)
101 {
102   uword buffer_mem_start = vm->buffer_main->buffer_mem_start;
103 #ifdef CLIB_HAVE_VEC256
104   u64x4 off = u64x4_splat (buffer_mem_start + offset);
105   /* if count is not const, compiler will not unroll while loop
106      se we maintain two-in-parallel variant */
107   while (count >= 8)
108     {
109       u64x4 b0 = u32x4_extend_to_u64x4 (u32x4_load_unaligned (bi));
110       u64x4 b1 = u32x4_extend_to_u64x4 (u32x4_load_unaligned (bi + 4));
111       /* shift and add to get vlib_buffer_t pointer */
112       u64x4_store_unaligned ((b0 << CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES) + off, b);
113       u64x4_store_unaligned ((b1 << CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES) + off, b + 4);
114       b += 8;
115       bi += 8;
116       count -= 8;
117     }
118 #endif
119   while (count >= 4)
120     {
121 #ifdef CLIB_HAVE_VEC256
122       u64x4 b0 = u32x4_extend_to_u64x4 (u32x4_load_unaligned (bi));
123       /* shift and add to get vlib_buffer_t pointer */
124       u64x4_store_unaligned ((b0 << CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES) + off, b);
125 #elif defined (CLIB_HAVE_VEC128)
126       u64x2 off = u64x2_splat (buffer_mem_start + offset);
127       u32x4 bi4 = u32x4_load_unaligned (bi);
128       u64x2 b0 = u32x4_extend_to_u64x2 ((u32x4) bi4);
129 #if defined (__aarch64__)
130       u64x2 b1 = u32x4_extend_to_u64x2_high ((u32x4) bi4);
131 #else
132       bi4 = u32x4_shuffle (bi4, 2, 3, 0, 1);
133       u64x2 b1 = u32x4_extend_to_u64x2 ((u32x4) bi4);
134 #endif
135       u64x2_store_unaligned ((b0 << CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES) + off, b);
136       u64x2_store_unaligned ((b1 << CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES) + off, b + 2);
137 #else
138       b[0] = ((u8 *) vlib_get_buffer (vm, bi[0])) + offset;
139       b[1] = ((u8 *) vlib_get_buffer (vm, bi[1])) + offset;
140       b[2] = ((u8 *) vlib_get_buffer (vm, bi[2])) + offset;
141       b[3] = ((u8 *) vlib_get_buffer (vm, bi[3])) + offset;
142 #endif
143       b += 4;
144       bi += 4;
145       count -= 4;
146     }
147   while (count)
148     {
149       b[0] = ((u8 *) vlib_get_buffer (vm, bi[0])) + offset;
150       b += 1;
151       bi += 1;
152       count -= 1;
153     }
154 }
155
156 /** \brief Translate array of buffer indices into buffer pointers
157
158     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
159     @param bi - (u32 *) array of buffer indices
160     @param b - (vlib_buffer_t **) array to store buffer pointers
161     @param count - (uword) number of elements
162 */
163
164 static_always_inline void
165 vlib_get_buffers (vlib_main_t * vm, u32 * bi, vlib_buffer_t ** b, int count)
166 {
167   vlib_get_buffers_with_offset (vm, bi, (void **) b, count, 0);
168 }
169
170 /** \brief Translate buffer pointer into buffer index
171
172     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
173     @param p - (void *) buffer pointer
174     @return - (u32) buffer index
175 */
176
177 always_inline u32
178 vlib_get_buffer_index (vlib_main_t * vm, void *p)
179 {
180   vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
181   uword offset = pointer_to_uword (p) - bm->buffer_mem_start;
182   ASSERT (pointer_to_uword (p) >= bm->buffer_mem_start);
183   ASSERT (offset < bm->buffer_mem_size);
184   ASSERT ((offset % (1 << CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES)) == 0);
185   return offset >> CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES;
186 }
187
188 /** \brief Translate array of buffer pointers into buffer indices with offset
189
190     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
191     @param b - (void **) array of buffer pointers
192     @param bi - (u32 *) array to store buffer indices
193     @param count - (uword) number of elements
194     @param offset - (i32) offset applied to each pointer
195 */
196 static_always_inline void
197 vlib_get_buffer_indices_with_offset (vlib_main_t * vm, void **b, u32 * bi,
198                                      uword count, i32 offset)
199 {
200 #ifdef CLIB_HAVE_VEC256
201   u32x8 mask = { 0, 2, 4, 6, 1, 3, 5, 7 };
202   u64x4 off4 = u64x4_splat (vm->buffer_main->buffer_mem_start - offset);
203
204   while (count >= 8)
205     {
206       /* load 4 pointers into 256-bit register */
207       u64x4 v0 = u64x4_load_unaligned (b);
208       u64x4 v1 = u64x4_load_unaligned (b + 4);
209       u32x8 v2, v3;
210
211       v0 -= off4;
212       v1 -= off4;
213
214       v0 >>= CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES;
215       v1 >>= CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES;
216
217       /* permute 256-bit register so lower u32s of each buffer index are
218        * placed into lower 128-bits */
219       v2 = u32x8_permute ((u32x8) v0, mask);
220       v3 = u32x8_permute ((u32x8) v1, mask);
221
222       /* extract lower 128-bits and save them to the array of buffer indices */
223       u32x4_store_unaligned (u32x8_extract_lo (v2), bi);
224       u32x4_store_unaligned (u32x8_extract_lo (v3), bi + 4);
225       bi += 8;
226       b += 8;
227       count -= 8;
228     }
229 #endif
230   while (count >= 4)
231     {
232       /* equivalent non-nector implementation */
233       bi[0] = vlib_get_buffer_index (vm, ((u8 *) b[0]) + offset);
234       bi[1] = vlib_get_buffer_index (vm, ((u8 *) b[1]) + offset);
235       bi[2] = vlib_get_buffer_index (vm, ((u8 *) b[2]) + offset);
236       bi[3] = vlib_get_buffer_index (vm, ((u8 *) b[3]) + offset);
237       bi += 4;
238       b += 4;
239       count -= 4;
240     }
241   while (count)
242     {
243       bi[0] = vlib_get_buffer_index (vm, ((u8 *) b[0]) + offset);
244       bi += 1;
245       b += 1;
246       count -= 1;
247     }
248 }
249
250 /** \brief Translate array of buffer pointers into buffer indices
251
252     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
253     @param b - (vlib_buffer_t **) array of buffer pointers
254     @param bi - (u32 *) array to store buffer indices
255     @param count - (uword) number of elements
256 */
257 static_always_inline void
258 vlib_get_buffer_indices (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t ** b, u32 * bi,
259                          uword count)
260 {
261   vlib_get_buffer_indices_with_offset (vm, (void **) b, bi, count, 0);
262 }
263
264 /** \brief Get next buffer in buffer linklist, or zero for end of list.
265
266     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
267     @param b - (void *) buffer pointer
268     @return - (vlib_buffer_t *) next buffer, or NULL
269 */
270 always_inline vlib_buffer_t *
271 vlib_get_next_buffer (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b)
272 {
273   return (b->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT
274           ? vlib_get_buffer (vm, b->next_buffer) : 0);
275 }
276
277 uword vlib_buffer_length_in_chain_slow_path (vlib_main_t * vm,
278                                              vlib_buffer_t * b_first);
279
280 /** \brief Get length in bytes of the buffer chain
281
282     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
283     @param b - (void *) buffer pointer
284     @return - (uword) length of buffer chain
285 */
286 always_inline uword
287 vlib_buffer_length_in_chain (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b)
288 {
289   uword len = b->current_length;
290
291   if (PREDICT_TRUE ((b->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT) == 0))
292     return len;
293
294   if (PREDICT_TRUE (b->flags & VLIB_BUFFER_TOTAL_LENGTH_VALID))
295     return len + b->total_length_not_including_first_buffer;
296
297   return vlib_buffer_length_in_chain_slow_path (vm, b);
298 }
299
300 /** \brief Get length in bytes of the buffer index buffer chain
301
302     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
303     @param bi - (u32) buffer index
304     @return - (uword) length of buffer chain
305 */
306 always_inline uword
307 vlib_buffer_index_length_in_chain (vlib_main_t * vm, u32 bi)
308 {
309   vlib_buffer_t *b = vlib_get_buffer (vm, bi);
310   return vlib_buffer_length_in_chain (vm, b);
311 }
312
313 /** \brief Copy buffer contents to memory
314
315     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
316     @param buffer_index - (u32) buffer index
317     @param contents - (u8 *) memory, <strong>must be large enough</strong>
318     @return - (uword) length of buffer chain
319 */
320 always_inline uword
321 vlib_buffer_contents (vlib_main_t * vm, u32 buffer_index, u8 * contents)
322 {
323   uword content_len = 0;
324   uword l;
325   vlib_buffer_t *b;
326
327   while (1)
328     {
329       b = vlib_get_buffer (vm, buffer_index);
330       l = b->current_length;
331       clib_memcpy_fast (contents + content_len, b->data + b->current_data, l);
332       content_len += l;
333       if (!(b->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT))
334         break;
335       buffer_index = b->next_buffer;
336     }
337
338   return content_len;
339 }
340
341 always_inline uword
342 vlib_buffer_get_pa (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b)
343 {
344   return vlib_physmem_get_pa (vm, b->data);
345 }
346
347 always_inline uword
348 vlib_buffer_get_current_pa (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b)
349 {
350   return vlib_buffer_get_pa (vm, b) + b->current_data;
351 }
352
353 /** \brief Prefetch buffer metadata by buffer index
354     The first 64 bytes of buffer contains most header information
355
356     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
357     @param bi - (u32) buffer index
358     @param type - LOAD, STORE. In most cases, STORE is the right answer
359 */
360 /* Prefetch buffer header given index. */
361 #define vlib_prefetch_buffer_with_index(vm,bi,type)     \
362   do {                                                  \
363     vlib_buffer_t * _b = vlib_get_buffer (vm, bi);      \
364     vlib_prefetch_buffer_header (_b, type);             \
365   } while (0)
366
367 typedef enum
368 {
369   /* Index is unknown. */
370   VLIB_BUFFER_UNKNOWN,
371
372   /* Index is known and free/allocated. */
373   VLIB_BUFFER_KNOWN_FREE,
374   VLIB_BUFFER_KNOWN_ALLOCATED,
375 } vlib_buffer_known_state_t;
376
377 void vlib_buffer_validate_alloc_free (vlib_main_t * vm, u32 * buffers,
378                                       uword n_buffers,
379                                       vlib_buffer_known_state_t
380                                       expected_state);
381
382 always_inline vlib_buffer_known_state_t
383 vlib_buffer_is_known (vlib_main_t * vm, u32 buffer_index)
384 {
385   vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
386
387   clib_spinlock_lock (&bm->buffer_known_hash_lockp);
388   uword *p = hash_get (bm->buffer_known_hash, buffer_index);
389   clib_spinlock_unlock (&bm->buffer_known_hash_lockp);
390   return p ? p[0] : VLIB_BUFFER_UNKNOWN;
391 }
392
393 always_inline void
394 vlib_buffer_set_known_state (vlib_main_t * vm, u32 buffer_index,
395                              vlib_buffer_known_state_t state)
396 {
397   vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
398
399   clib_spinlock_lock (&bm->buffer_known_hash_lockp);
400   hash_set (bm->buffer_known_hash, buffer_index, state);
401   clib_spinlock_unlock (&bm->buffer_known_hash_lockp);
402 }
403
404 /* Validates sanity of a single buffer.
405    Returns format'ed vector with error message if any. */
406 u8 *vlib_validate_buffer (vlib_main_t * vm, u32 buffer_index,
407                           uword follow_chain);
408
409 always_inline u32
410 vlib_buffer_round_size (u32 size)
411 {
412   return round_pow2 (size, sizeof (vlib_buffer_t));
413 }
414
415 /** \brief Allocate buffers from specific freelist into supplied array
416
417     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
418     @param buffers - (u32 * ) buffer index array
419     @param n_buffers - (u32) number of buffers requested
420     @return - (u32) number of buffers actually allocated, may be
421     less than the number requested or zero
422 */
423 always_inline u32
424 vlib_buffer_alloc_from_free_list (vlib_main_t * vm,
425                                   u32 * buffers,
426                                   u32 n_buffers,
427                                   vlib_buffer_free_list_index_t index)
428 {
429   vlib_buffer_free_list_t *fl;
430   vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
431   u32 *src;
432   uword len;
433
434   ASSERT (bm->cb.vlib_buffer_fill_free_list_cb);
435
436   fl = pool_elt_at_index (vm->buffer_free_list_pool, index);
437
438   len = vec_len (fl->buffers);
439
440   if (PREDICT_FALSE (len < n_buffers))
441     {
442       bm->cb.vlib_buffer_fill_free_list_cb (vm, fl, n_buffers);
443       if (PREDICT_FALSE ((len = vec_len (fl->buffers)) == 0))
444         return 0;
445
446       /* even if fill free list didn't manage to refill free list
447          we should give what we have */
448       n_buffers = clib_min (len, n_buffers);
449
450       /* following code is intentionaly duplicated to allow compiler
451          to optimize fast path when n_buffers is constant value */
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   src = fl->buffers + len - n_buffers;
464   vlib_buffer_copy_indices (buffers, src, n_buffers);
465   _vec_len (fl->buffers) -= n_buffers;
466
467   /* Verify that buffers are known free. */
468   vlib_buffer_validate_alloc_free (vm, buffers, n_buffers,
469                                    VLIB_BUFFER_KNOWN_FREE);
470
471   return n_buffers;
472 }
473
474 /** \brief Allocate buffers into supplied array
475
476     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
477     @param buffers - (u32 * ) buffer index array
478     @param n_buffers - (u32) number of buffers requested
479     @return - (u32) number of buffers actually allocated, may be
480     less than the number requested or zero
481 */
482 always_inline u32
483 vlib_buffer_alloc (vlib_main_t * vm, u32 * buffers, u32 n_buffers)
484 {
485   return vlib_buffer_alloc_from_free_list (vm, buffers, n_buffers,
486                                            VLIB_BUFFER_DEFAULT_FREE_LIST_INDEX);
487 }
488
489 /** \brief Allocate buffers into ring
490
491     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
492     @param buffers - (u32 * ) buffer index ring
493     @param start - (u32) first slot in the ring
494     @param ring_size - (u32) ring size
495     @param n_buffers - (u32) number of buffers requested
496     @return - (u32) number of buffers actually allocated, may be
497     less than the number requested or zero
498 */
499 always_inline u32
500 vlib_buffer_alloc_to_ring (vlib_main_t * vm, u32 * ring, u32 start,
501                            u32 ring_size, u32 n_buffers)
502 {
503   u32 n_alloc;
504
505   ASSERT (n_buffers <= ring_size);
506
507   if (PREDICT_TRUE (start + n_buffers <= ring_size))
508     return vlib_buffer_alloc (vm, ring + start, n_buffers);
509
510   n_alloc = vlib_buffer_alloc (vm, ring + start, ring_size - start);
511
512   if (PREDICT_TRUE (n_alloc == ring_size - start))
513     n_alloc += vlib_buffer_alloc (vm, ring, n_buffers - n_alloc);
514
515   return n_alloc;
516 }
517
518 /** \brief Free buffers
519     Frees the entire buffer chain for each buffer
520
521     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
522     @param buffers - (u32 * ) buffer index array
523     @param n_buffers - (u32) number of buffers to free
524
525 */
526 always_inline void
527 vlib_buffer_free (vlib_main_t * vm,
528                   /* pointer to first buffer */
529                   u32 * buffers,
530                   /* number of buffers to free */
531                   u32 n_buffers)
532 {
533   vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
534
535   ASSERT (bm->cb.vlib_buffer_free_cb);
536
537   return bm->cb.vlib_buffer_free_cb (vm, buffers, n_buffers);
538 }
539
540 /** \brief Free buffers, does not free the buffer chain for each buffer
541
542     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
543     @param buffers - (u32 * ) buffer index array
544     @param n_buffers - (u32) number of buffers to free
545
546 */
547 always_inline void
548 vlib_buffer_free_no_next (vlib_main_t * vm,
549                           /* pointer to first buffer */
550                           u32 * buffers,
551                           /* number of buffers to free */
552                           u32 n_buffers)
553 {
554   vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
555
556   ASSERT (bm->cb.vlib_buffer_free_no_next_cb);
557
558   return bm->cb.vlib_buffer_free_no_next_cb (vm, buffers, n_buffers);
559 }
560
561 /** \brief Free one buffer
562     Shorthand to free a single buffer chain.
563
564     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
565     @param buffer_index - (u32) buffer index to free
566 */
567 always_inline void
568 vlib_buffer_free_one (vlib_main_t * vm, u32 buffer_index)
569 {
570   vlib_buffer_free (vm, &buffer_index, /* n_buffers */ 1);
571 }
572
573 /** \brief Free buffers from ring
574
575     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
576     @param buffers - (u32 * ) buffer index ring
577     @param start - (u32) first slot in the ring
578     @param ring_size - (u32) ring size
579     @param n_buffers - (u32) number of buffers
580 */
581 always_inline void
582 vlib_buffer_free_from_ring (vlib_main_t * vm, u32 * ring, u32 start,
583                             u32 ring_size, u32 n_buffers)
584 {
585   ASSERT (n_buffers <= ring_size);
586
587   if (PREDICT_TRUE (start + n_buffers <= ring_size))
588     {
589       vlib_buffer_free (vm, ring + start, n_buffers);
590     }
591   else
592     {
593       vlib_buffer_free (vm, ring + start, ring_size - start);
594       vlib_buffer_free (vm, ring, n_buffers - (ring_size - start));
595     }
596 }
597
598 /** \brief Free buffers from ring without freeing tail buffers
599
600     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
601     @param buffers - (u32 * ) buffer index ring
602     @param start - (u32) first slot in the ring
603     @param ring_size - (u32) ring size
604     @param n_buffers - (u32) number of buffers
605 */
606 always_inline void
607 vlib_buffer_free_from_ring_no_next (vlib_main_t * vm, u32 * ring, u32 start,
608                                     u32 ring_size, u32 n_buffers)
609 {
610   ASSERT (n_buffers <= ring_size);
611
612   if (PREDICT_TRUE (start + n_buffers <= ring_size))
613     {
614       vlib_buffer_free_no_next (vm, ring + start, n_buffers);
615     }
616   else
617     {
618       vlib_buffer_free_no_next (vm, ring + start, ring_size - start);
619       vlib_buffer_free_no_next (vm, ring, n_buffers - (ring_size - start));
620     }
621 }
622
623 /* Add/delete buffer free lists. */
624 vlib_buffer_free_list_index_t vlib_buffer_create_free_list (vlib_main_t * vm,
625                                                             u32 n_data_bytes,
626                                                             char *fmt, ...);
627
628 /* Append given data to end of buffer, possibly allocating new buffers. */
629 int vlib_buffer_add_data (vlib_main_t * vm, u32 * buffer_index, void *data,
630                           u32 n_data_bytes);
631
632 /* duplicate all buffers in chain */
633 always_inline vlib_buffer_t *
634 vlib_buffer_copy (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b)
635 {
636   vlib_buffer_t *s, *d, *fd;
637   uword n_alloc, n_buffers = 1;
638   u32 flag_mask = VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT | VLIB_BUFFER_TOTAL_LENGTH_VALID;
639   int i;
640
641   s = b;
642   while (s->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT)
643     {
644       n_buffers++;
645       s = vlib_get_buffer (vm, s->next_buffer);
646     }
647   u32 new_buffers[n_buffers];
648
649   n_alloc = vlib_buffer_alloc (vm, new_buffers, n_buffers);
650
651   /* No guarantee that we'll get all the buffers we asked for */
652   if (PREDICT_FALSE (n_alloc < n_buffers))
653     {
654       if (n_alloc > 0)
655         vlib_buffer_free (vm, new_buffers, n_alloc);
656       return 0;
657     }
658
659   /* 1st segment */
660   s = b;
661   fd = d = vlib_get_buffer (vm, new_buffers[0]);
662   d->current_data = s->current_data;
663   d->current_length = s->current_length;
664   d->flags = s->flags & flag_mask;
665   d->total_length_not_including_first_buffer =
666     s->total_length_not_including_first_buffer;
667   clib_memcpy_fast (d->opaque, s->opaque, sizeof (s->opaque));
668   clib_memcpy_fast (d->opaque2, s->opaque2, sizeof (s->opaque2));
669   clib_memcpy_fast (vlib_buffer_get_current (d),
670                     vlib_buffer_get_current (s), s->current_length);
671
672   /* next segments */
673   for (i = 1; i < n_buffers; i++)
674     {
675       /* previous */
676       d->next_buffer = new_buffers[i];
677       /* current */
678       s = vlib_get_buffer (vm, s->next_buffer);
679       d = vlib_get_buffer (vm, new_buffers[i]);
680       d->current_data = s->current_data;
681       d->current_length = s->current_length;
682       clib_memcpy_fast (vlib_buffer_get_current (d),
683                         vlib_buffer_get_current (s), s->current_length);
684       d->flags = s->flags & flag_mask;
685     }
686
687   return fd;
688 }
689
690 /** \brief Create a maximum of 256 clones of buffer and store them
691     in the supplied array
692
693     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
694     @param src_buffer - (u32) source buffer index
695     @param buffers - (u32 * ) buffer index array
696     @param n_buffers - (u16) number of buffer clones requested (<=256)
697     @param head_end_offset - (u16) offset relative to current position
698            where packet head ends
699     @return - (u16) number of buffers actually cloned, may be
700     less than the number requested or zero
701 */
702 always_inline u16
703 vlib_buffer_clone_256 (vlib_main_t * vm, u32 src_buffer, u32 * buffers,
704                        u16 n_buffers, u16 head_end_offset)
705 {
706   u16 i;
707   vlib_buffer_t *s = vlib_get_buffer (vm, src_buffer);
708
709   ASSERT (s->n_add_refs == 0);
710   ASSERT (n_buffers);
711   ASSERT (n_buffers <= 256);
712
713   if (s->current_length <= head_end_offset + CLIB_CACHE_LINE_BYTES * 2)
714     {
715       buffers[0] = src_buffer;
716       for (i = 1; i < n_buffers; i++)
717         {
718           vlib_buffer_t *d;
719           d = vlib_buffer_copy (vm, s);
720           if (d == 0)
721             return i;
722           buffers[i] = vlib_get_buffer_index (vm, d);
723
724         }
725       return n_buffers;
726     }
727
728   if (PREDICT_FALSE (n_buffers == 1))
729     {
730       buffers[0] = src_buffer;
731       return 1;
732     }
733
734   n_buffers = vlib_buffer_alloc (vm, buffers, n_buffers);
735
736   for (i = 0; i < n_buffers; i++)
737     {
738       vlib_buffer_t *d = vlib_get_buffer (vm, buffers[i]);
739       d->current_data = s->current_data;
740       d->current_length = head_end_offset;
741       d->total_length_not_including_first_buffer = s->current_length -
742         head_end_offset;
743       if (PREDICT_FALSE (s->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT))
744         {
745           d->total_length_not_including_first_buffer +=
746             s->total_length_not_including_first_buffer;
747         }
748       d->flags = s->flags | VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
749       d->flags &= ~VLIB_BUFFER_EXT_HDR_VALID;
750       clib_memcpy_fast (d->opaque, s->opaque, sizeof (s->opaque));
751       clib_memcpy_fast (d->opaque2, s->opaque2, sizeof (s->opaque2));
752       clib_memcpy_fast (vlib_buffer_get_current (d),
753                         vlib_buffer_get_current (s), head_end_offset);
754       d->next_buffer = src_buffer;
755     }
756   vlib_buffer_advance (s, head_end_offset);
757   s->n_add_refs = n_buffers - 1;
758   while (s->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT)
759     {
760       s = vlib_get_buffer (vm, s->next_buffer);
761       s->n_add_refs = n_buffers - 1;
762     }
763
764   return n_buffers;
765 }
766
767 /** \brief Create multiple clones of buffer and store them
768     in the supplied array
769
770     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
771     @param src_buffer - (u32) source buffer index
772     @param buffers - (u32 * ) buffer index array
773     @param n_buffers - (u16) number of buffer clones requested (<=256)
774     @param head_end_offset - (u16) offset relative to current position
775            where packet head ends
776     @return - (u16) number of buffers actually cloned, may be
777     less than the number requested or zero
778 */
779 always_inline u16
780 vlib_buffer_clone (vlib_main_t * vm, u32 src_buffer, u32 * buffers,
781                    u16 n_buffers, u16 head_end_offset)
782 {
783   vlib_buffer_t *s = vlib_get_buffer (vm, src_buffer);
784   u16 n_cloned = 0;
785
786   while (n_buffers > 256)
787     {
788       vlib_buffer_t *copy;
789       copy = vlib_buffer_copy (vm, s);
790       n_cloned += vlib_buffer_clone_256 (vm,
791                                          vlib_get_buffer_index (vm, copy),
792                                          (buffers + n_cloned),
793                                          256, head_end_offset);
794       n_buffers -= 256;
795     }
796   n_cloned += vlib_buffer_clone_256 (vm, src_buffer,
797                                      buffers + n_cloned,
798                                      n_buffers, head_end_offset);
799
800   return n_cloned;
801 }
802
803 /** \brief Attach cloned tail to the buffer
804
805     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
806     @param head - (vlib_buffer_t *) head buffer
807     @param tail - (Vlib buffer_t *) tail buffer to clone and attach to head
808 */
809
810 always_inline void
811 vlib_buffer_attach_clone (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * head,
812                           vlib_buffer_t * tail)
813 {
814   ASSERT ((head->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT) == 0);
815
816   head->flags |= VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
817   head->flags &= ~VLIB_BUFFER_TOTAL_LENGTH_VALID;
818   head->flags &= ~VLIB_BUFFER_EXT_HDR_VALID;
819   head->flags |= (tail->flags & VLIB_BUFFER_TOTAL_LENGTH_VALID);
820   head->next_buffer = vlib_get_buffer_index (vm, tail);
821   head->total_length_not_including_first_buffer = tail->current_length +
822     tail->total_length_not_including_first_buffer;
823
824 next_segment:
825   clib_atomic_add_fetch (&tail->n_add_refs, 1);
826
827   if (tail->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT)
828     {
829       tail = vlib_get_buffer (vm, tail->next_buffer);
830       goto next_segment;
831     }
832 }
833
834 /* Initializes the buffer as an empty packet with no chained buffers. */
835 always_inline void
836 vlib_buffer_chain_init (vlib_buffer_t * first)
837 {
838   first->total_length_not_including_first_buffer = 0;
839   first->current_length = 0;
840   first->flags &= ~VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
841   first->flags |= VLIB_BUFFER_TOTAL_LENGTH_VALID;
842 }
843
844 /* The provided next_bi buffer index is appended to the end of the packet. */
845 always_inline vlib_buffer_t *
846 vlib_buffer_chain_buffer (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * last, u32 next_bi)
847 {
848   vlib_buffer_t *next_buffer = vlib_get_buffer (vm, next_bi);
849   last->next_buffer = next_bi;
850   last->flags |= VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
851   next_buffer->current_length = 0;
852   next_buffer->flags &= ~VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
853   return next_buffer;
854 }
855
856 /* Increases or decreases the packet length.
857  * It does not allocate or deallocate new buffers.
858  * Therefore, the added length must be compatible
859  * with the last buffer. */
860 always_inline void
861 vlib_buffer_chain_increase_length (vlib_buffer_t * first,
862                                    vlib_buffer_t * last, i32 len)
863 {
864   last->current_length += len;
865   if (first != last)
866     first->total_length_not_including_first_buffer += len;
867 }
868
869 /* Copy data to the end of the packet and increases its length.
870  * It does not allocate new buffers.
871  * Returns the number of copied bytes. */
872 always_inline u16
873 vlib_buffer_chain_append_data (vlib_main_t * vm,
874                                vlib_buffer_free_list_index_t free_list_index,
875                                vlib_buffer_t * first,
876                                vlib_buffer_t * last, void *data, u16 data_len)
877 {
878   u32 n_buffer_bytes = VLIB_BUFFER_DATA_SIZE;
879   ASSERT (n_buffer_bytes >= last->current_length + last->current_data);
880   u16 len = clib_min (data_len,
881                       n_buffer_bytes - last->current_length -
882                       last->current_data);
883   clib_memcpy_fast (vlib_buffer_get_current (last) + last->current_length,
884                     data, len);
885   vlib_buffer_chain_increase_length (first, last, len);
886   return len;
887 }
888
889 /* Copy data to the end of the packet and increases its length.
890  * Allocates additional buffers from the free list if necessary.
891  * Returns the number of copied bytes.
892  * 'last' value is modified whenever new buffers are allocated and
893  * chained and points to the last buffer in the chain. */
894 u16
895 vlib_buffer_chain_append_data_with_alloc (vlib_main_t * vm,
896                                           vlib_buffer_free_list_index_t
897                                           free_list_index,
898                                           vlib_buffer_t * first,
899                                           vlib_buffer_t ** last, void *data,
900                                           u16 data_len);
901 void vlib_buffer_chain_validate (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * first);
902
903 format_function_t format_vlib_buffer, format_vlib_buffer_and_data,
904   format_vlib_buffer_contents;
905
906 typedef struct
907 {
908   /* Vector of packet data. */
909   u8 *packet_data;
910
911   /* Number of buffers to allocate in each call to allocator. */
912   u32 min_n_buffers_each_alloc;
913
914   /* Buffer free list for this template. */
915   vlib_buffer_free_list_index_t free_list_index;
916
917   u32 *free_buffers;
918
919   u8 *name;
920 } vlib_packet_template_t;
921
922 void vlib_packet_template_get_packet_helper (vlib_main_t * vm,
923                                              vlib_packet_template_t * t);
924
925 void vlib_packet_template_init (vlib_main_t * vm,
926                                 vlib_packet_template_t * t,
927                                 void *packet_data,
928                                 uword n_packet_data_bytes,
929                                 uword min_n_buffers_each_alloc,
930                                 char *fmt, ...);
931
932 void *vlib_packet_template_get_packet (vlib_main_t * vm,
933                                        vlib_packet_template_t * t,
934                                        u32 * bi_result);
935
936 always_inline void
937 vlib_packet_template_free (vlib_main_t * vm, vlib_packet_template_t * t)
938 {
939   vec_free (t->packet_data);
940 }
941
942 static_always_inline vlib_buffer_pool_t *
943 vlib_buffer_pool_get (vlib_main_t * vm, u8 buffer_pool_index)
944 {
945   vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
946   return vec_elt_at_index (bm->buffer_pools, buffer_pool_index);
947 }
948
949 always_inline void
950 vlib_buffer_add_to_free_list (vlib_main_t * vm,
951                               vlib_buffer_free_list_t * f,
952                               u32 buffer_index, u8 do_init)
953 {
954   vlib_buffer_pool_t *bp = vlib_buffer_pool_get (vm, f->buffer_pool_index);
955   vlib_buffer_t *b;
956   b = vlib_get_buffer (vm, buffer_index);
957   if (PREDICT_TRUE (do_init))
958     clib_memset (b, 0, STRUCT_OFFSET_OF (vlib_buffer_t, template_end));
959   vec_add1_aligned (f->buffers, buffer_index, CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
960
961   if (vec_len (f->buffers) > 4 * VLIB_FRAME_SIZE)
962     {
963       clib_spinlock_lock (&bp->lock);
964       /* keep last stored buffers, as they are more likely hot in the cache */
965       vec_add_aligned (bp->buffers, f->buffers, VLIB_FRAME_SIZE,
966                        CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
967       vec_delete (f->buffers, VLIB_FRAME_SIZE, 0);
968       f->n_alloc -= VLIB_FRAME_SIZE;
969       clib_spinlock_unlock (&bp->lock);
970     }
971 }
972
973 #if CLIB_DEBUG > 0
974 extern u32 *vlib_buffer_state_validation_lock;
975 extern uword *vlib_buffer_state_validation_hash;
976 extern void *vlib_buffer_state_heap;
977 #endif
978
979 static inline void
980 vlib_validate_buffer_in_use (vlib_buffer_t * b, u32 expected)
981 {
982 #if CLIB_DEBUG > 0
983   uword *p;
984   void *oldheap;
985
986   oldheap = clib_mem_set_heap (vlib_buffer_state_heap);
987
988   while (clib_atomic_test_and_set (vlib_buffer_state_validation_lock))
989     ;
990
991   p = hash_get (vlib_buffer_state_validation_hash, b);
992
993   /* If we don't know about b, declare it to be in the expected state */
994   if (!p)
995     {
996       hash_set (vlib_buffer_state_validation_hash, b, expected);
997       goto out;
998     }
999
1000   if (p[0] != expected)
1001     {
1002       void cj_stop (void);
1003       u32 bi;
1004       vlib_main_t *vm = &vlib_global_main;
1005
1006       cj_stop ();
1007
1008       bi = vlib_get_buffer_index (vm, b);
1009
1010       clib_mem_set_heap (oldheap);
1011       clib_warning ("%.6f buffer %llx (%d): %s, not %s",
1012                     vlib_time_now (vm), bi,
1013                     p[0] ? "busy" : "free", expected ? "busy" : "free");
1014       os_panic ();
1015     }
1016 out:
1017   CLIB_MEMORY_BARRIER ();
1018   *vlib_buffer_state_validation_lock = 0;
1019   clib_mem_set_heap (oldheap);
1020 #endif
1021 }
1022
1023 static inline void
1024 vlib_validate_buffer_set_in_use (vlib_buffer_t * b, u32 expected)
1025 {
1026 #if CLIB_DEBUG > 0
1027   void *oldheap;
1028
1029   oldheap = clib_mem_set_heap (vlib_buffer_state_heap);
1030
1031   while (clib_atomic_test_and_set (vlib_buffer_state_validation_lock))
1032     ;
1033
1034   hash_set (vlib_buffer_state_validation_hash, b, expected);
1035
1036   CLIB_MEMORY_BARRIER ();
1037   *vlib_buffer_state_validation_lock = 0;
1038   clib_mem_set_heap (oldheap);
1039 #endif
1040 }
1041
1042 /** minimum data size of first buffer in a buffer chain */
1043 #define VLIB_BUFFER_CHAIN_MIN_FIRST_DATA_SIZE (256)
1044
1045 /**
1046  * @brief compress buffer chain in a way where the first buffer is at least
1047  * VLIB_BUFFER_CHAIN_MIN_FIRST_DATA_SIZE long
1048  *
1049  * @param[in] vm - vlib_main
1050  * @param[in,out] first - first buffer in chain
1051  * @param[in,out] discard_vector - vector of buffer indexes which were removed
1052  * from the chain
1053  */
1054 always_inline void
1055 vlib_buffer_chain_compress (vlib_main_t * vm,
1056                             vlib_buffer_t * first, u32 ** discard_vector)
1057 {
1058   if (first->current_length >= VLIB_BUFFER_CHAIN_MIN_FIRST_DATA_SIZE ||
1059       !(first->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT))
1060     {
1061       /* this is already big enough or not a chain */
1062       return;
1063     }
1064
1065   u32 want_first_size = clib_min (VLIB_BUFFER_CHAIN_MIN_FIRST_DATA_SIZE,
1066                                   VLIB_BUFFER_DATA_SIZE -
1067                                   first->current_data);
1068   do
1069     {
1070       vlib_buffer_t *second = vlib_get_buffer (vm, first->next_buffer);
1071       u32 need = want_first_size - first->current_length;
1072       u32 amount_to_copy = clib_min (need, second->current_length);
1073       clib_memcpy_fast (((u8 *) vlib_buffer_get_current (first)) +
1074                         first->current_length,
1075                         vlib_buffer_get_current (second), amount_to_copy);
1076       first->current_length += amount_to_copy;
1077       second->current_data += amount_to_copy;
1078       second->current_length -= amount_to_copy;
1079       if (first->flags & VLIB_BUFFER_TOTAL_LENGTH_VALID)
1080         {
1081           first->total_length_not_including_first_buffer -= amount_to_copy;
1082         }
1083       if (!second->current_length)
1084         {
1085           vec_add1 (*discard_vector, first->next_buffer);
1086           if (second->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT)
1087             {
1088               first->next_buffer = second->next_buffer;
1089             }
1090           else
1091             {
1092               first->flags &= ~VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
1093             }
1094           second->flags &= ~VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
1095         }
1096     }
1097   while ((first->current_length < want_first_size) &&
1098          (first->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT));
1099 }
1100
1101 /**
1102  * @brief linearize buffer chain - the first buffer is filled, if needed,
1103  * buffers are allocated and filled, returns free space in last buffer or
1104  * negative on failure
1105  *
1106  * @param[in] vm - vlib_main
1107  * @param[in,out] first - first buffer in chain
1108  */
1109 always_inline int
1110 vlib_buffer_chain_linearize (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * first)
1111 {
1112   vlib_buffer_t *b = first;
1113   u32 buf_len = VLIB_BUFFER_DATA_SIZE;
1114   // free buffer chain starting from the second buffer
1115   int free_count = (b->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT) != 0;
1116   u32 chain_to_free = b->next_buffer;
1117
1118   u32 len = vlib_buffer_length_in_chain (vm, b);
1119   u32 free_len = buf_len - b->current_data - b->current_length;
1120   int alloc_len = clib_max (len - free_len, 0); //use the free len in the first buffer
1121   int n_buffers = (alloc_len + buf_len - 1) / buf_len;
1122   u32 new_buffers[n_buffers];
1123
1124   u32 n_alloc = vlib_buffer_alloc (vm, new_buffers, n_buffers);
1125   if (n_alloc != n_buffers)
1126     {
1127       vlib_buffer_free_no_next (vm, new_buffers, n_alloc);
1128       return -1;
1129     }
1130
1131   vlib_buffer_t *s = b;
1132   while (s->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT)
1133     {
1134       s = vlib_get_buffer (vm, s->next_buffer);
1135       int d_free_len = buf_len - b->current_data - b->current_length;
1136       ASSERT (d_free_len >= 0);
1137       // chain buf and split write
1138       u32 copy_len = clib_min (d_free_len, s->current_length);
1139       u8 *d = vlib_buffer_put_uninit (b, copy_len);
1140       clib_memcpy (d, vlib_buffer_get_current (s), copy_len);
1141       int rest = s->current_length - copy_len;
1142       if (rest > 0)
1143         {
1144           //prev buf is full
1145           ASSERT (vlib_buffer_get_tail (b) == b->data + buf_len);
1146           ASSERT (n_buffers > 0);
1147           b = vlib_buffer_chain_buffer (vm, b, new_buffers[--n_buffers]);
1148           //make full use of the new buffers
1149           b->current_data = 0;
1150           d = vlib_buffer_put_uninit (b, rest);
1151           clib_memcpy (d, vlib_buffer_get_current (s) + copy_len, rest);
1152         }
1153     }
1154   vlib_buffer_free (vm, &chain_to_free, free_count);
1155   b->flags &= ~VLIB_BUFFER_TOTAL_LENGTH_VALID;
1156   if (b == first)               /* no buffers addeed */
1157     b->flags &= ~VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
1158   ASSERT (len == vlib_buffer_length_in_chain (vm, first));
1159   ASSERT (n_buffers == 0);
1160   return buf_len - b->current_data - b->current_length;
1161 }
1162
1163 #endif /* included_vlib_buffer_funcs_h */
1164
1165 /*
1166  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
1167  *
1168  * Local Variables:
1169  * eval: (c-set-style "gnu")
1170  * End:
1171  */