Move pkt replication counter to the opaque2 cache line
[vpp.git] / vlib / vlib / dpdk_buffer.c
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.c: allocate/free network buffers.
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 #include <rte_config.h>
41
42 #include <rte_common.h>
43 #include <rte_log.h>
44 #include <rte_memory.h>
45 #include <rte_memzone.h>
46 #include <rte_tailq.h>
47 #include <rte_eal.h>
48 #include <rte_per_lcore.h>
49 #include <rte_launch.h>
50 #include <rte_atomic.h>
51 #include <rte_cycles.h>
52 #include <rte_prefetch.h>
53 #include <rte_lcore.h>
54 #include <rte_per_lcore.h>
55 #include <rte_branch_prediction.h>
56 #include <rte_interrupts.h>
57 #include <rte_pci.h>
58 #include <rte_random.h>
59 #include <rte_debug.h>
60 #include <rte_ether.h>
61 #include <rte_ethdev.h>
62 #include <rte_ring.h>
63 #include <rte_mempool.h>
64 #include <rte_mbuf.h>
65
66 #include <vlib/vlib.h>
67
68 #pragma weak rte_mem_virt2phy
69 #pragma weak rte_eal_has_hugepages
70 #pragma weak rte_socket_id
71 #pragma weak rte_pktmbuf_pool_create
72
73 uword vlib_buffer_length_in_chain_slow_path (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b_first)
74 {
75   vlib_buffer_t * b = b_first;
76   uword l_first = b_first->current_length;
77   uword l = 0;
78   while (b->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT)
79     {
80       b = vlib_get_buffer (vm, b->next_buffer);
81       l += b->current_length;
82     }
83   b_first->total_length_not_including_first_buffer = l;
84   b_first->flags |= VLIB_BUFFER_TOTAL_LENGTH_VALID;
85   return l + l_first;
86 }
87
88 u8 * format_vlib_buffer (u8 * s, va_list * args)
89 {
90   vlib_buffer_t * b = va_arg (*args, vlib_buffer_t *);
91   uword indent = format_get_indent (s);
92
93   s = format (s, "current data %d, length %d, free-list %d",
94               b->current_data, b->current_length,
95               b->free_list_index);
96
97   if (b->flags & VLIB_BUFFER_TOTAL_LENGTH_VALID)
98     s = format (s, ", totlen-nifb %d",
99                 b->total_length_not_including_first_buffer);
100
101   if (b->flags & VLIB_BUFFER_IS_TRACED)
102     s = format (s, ", trace 0x%x", b->trace_index);
103
104   while (b->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT)
105     {
106       vlib_main_t * vm = vlib_get_main();
107       u32 next_buffer = b->next_buffer;
108       b = vlib_get_buffer(vm, next_buffer);
109
110       s = format (s, "\n%Unext-buffer 0x%x, segment length %d",
111                   format_white_space, indent, next_buffer, b->current_length);
112     }
113
114
115   return s;
116 }
117
118 u8 * format_vlib_buffer_and_data (u8 * s, va_list * args)
119 {
120   vlib_buffer_t * b = va_arg (*args, vlib_buffer_t *);
121   
122   s = format (s, "%U, %U",
123               format_vlib_buffer, b,
124               format_hex_bytes, vlib_buffer_get_current (b), 64);
125
126   return s;
127 }
128
129 u8 * format_vlib_buffer_contents (u8 * s, va_list * va)
130 {
131   vlib_main_t * vm = va_arg (*va, vlib_main_t *);
132   vlib_buffer_t * b = va_arg (*va, vlib_buffer_t *);
133   
134   while (1)
135     {
136       vec_add (s, vlib_buffer_get_current (b),
137                b->current_length);
138       if (! (b->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT))
139         break;
140       b = vlib_get_buffer (vm, b->next_buffer);
141     }
142
143   return s;
144 }
145
146 vlib_main_t **vlib_mains;
147
148 /* Aligned copy routine. */
149 void
150 vlib_aligned_memcpy (void * _dst, void * _src, int n_bytes)
151 {
152   vlib_copy_unit_t * dst = _dst;
153   vlib_copy_unit_t * src = _src;
154
155   /* Arguments must be naturally aligned. */
156   ASSERT (pointer_to_uword (dst) % sizeof (dst[0]) == 0);
157   ASSERT (pointer_to_uword (src) % sizeof (src[0]) == 0);
158   ASSERT (n_bytes % sizeof (dst[0]) == 0);
159
160   if (4 * sizeof (dst[0]) == CLIB_CACHE_LINE_BYTES)
161     {
162       CLIB_PREFETCH (dst + 0, 4 * sizeof (dst[0]), WRITE);
163       CLIB_PREFETCH (src + 0, 4 * sizeof (src[0]), READ);
164
165       while (n_bytes >= 4 * sizeof (dst[0]))
166         {
167           dst += 4;
168           src += 4;
169           n_bytes -= 4 * sizeof (dst[0]);
170           CLIB_PREFETCH (dst, 4 * sizeof (dst[0]), WRITE);
171           CLIB_PREFETCH (src, 4 * sizeof (src[0]), READ);
172           dst[-4] = src[-4];
173           dst[-3] = src[-3];
174           dst[-2] = src[-2];
175           dst[-1] = src[-1];
176         }
177     }
178   else if (8 * sizeof (dst[0]) == CLIB_CACHE_LINE_BYTES)
179     {
180       CLIB_PREFETCH (dst + 0, 8 * sizeof (dst[0]), WRITE);
181       CLIB_PREFETCH (src + 0, 8 * sizeof (src[0]), READ);
182
183       while (n_bytes >= 8 * sizeof (dst[0]))
184         {
185           dst += 8;
186           src += 8;
187           n_bytes -= 8 * sizeof (dst[0]);
188           CLIB_PREFETCH (dst, 8 * sizeof (dst[0]), WRITE);
189           CLIB_PREFETCH (src, 8 * sizeof (src[0]), READ);
190           dst[-8] = src[-8];
191           dst[-7] = src[-7];
192           dst[-6] = src[-6];
193           dst[-5] = src[-5];
194           dst[-4] = src[-4];
195           dst[-3] = src[-3];
196           dst[-2] = src[-2];
197           dst[-1] = src[-1];
198         }
199     }
200   else
201     /* Cache line size unknown: fall back to slow version. */;
202
203   while (n_bytes > 0)
204     {
205       *dst++ = *src++;
206       n_bytes -= 1 * sizeof (dst[0]);
207     }
208 }
209
210 #define BUFFERS_PER_COPY (sizeof (vlib_copy_unit_t) / sizeof (u32))
211
212 /* Make sure we have at least given number of unaligned buffers. */
213 static void
214 fill_unaligned (vlib_main_t * vm,
215                 vlib_buffer_free_list_t * free_list,
216                 uword n_unaligned_buffers)
217 {
218   word la = vec_len (free_list->aligned_buffers);
219   word lu = vec_len (free_list->unaligned_buffers);
220
221   /* Aligned come in aligned copy-sized chunks. */
222   ASSERT (la % BUFFERS_PER_COPY == 0);
223
224   ASSERT (la >= n_unaligned_buffers);
225
226   while (lu < n_unaligned_buffers)
227     {
228       /* Copy 4 buffers from end of aligned vector to unaligned vector. */
229       vec_add (free_list->unaligned_buffers,
230                free_list->aligned_buffers + la - BUFFERS_PER_COPY,
231                BUFFERS_PER_COPY);
232       la -= BUFFERS_PER_COPY;
233       lu += BUFFERS_PER_COPY;
234     }
235   _vec_len (free_list->aligned_buffers) = la;
236 }
237
238 /* After free aligned buffers may not contain even sized chunks. */
239 static void
240 trim_aligned (vlib_buffer_free_list_t * f)
241 {
242   uword l, n_trim;
243
244   /* Add unaligned to aligned before trim. */
245   l = vec_len (f->unaligned_buffers);
246   if (l > 0)
247     {
248       vec_add_aligned (f->aligned_buffers, f->unaligned_buffers, l,
249                        /* align */ sizeof (vlib_copy_unit_t));
250
251       _vec_len (f->unaligned_buffers) = 0;
252     }
253
254   /* Remove unaligned buffers from end of aligned vector and save for next trim. */
255   l = vec_len (f->aligned_buffers);
256   n_trim = l % BUFFERS_PER_COPY;
257   if (n_trim)
258     {
259       /* Trim aligned -> unaligned. */
260       vec_add (f->unaligned_buffers, f->aligned_buffers + l - n_trim, n_trim);
261
262       /* Remove from aligned. */
263       _vec_len (f->aligned_buffers) = l - n_trim;
264     }
265 }
266
267 static void
268 merge_free_lists (vlib_buffer_free_list_t * dst,
269                   vlib_buffer_free_list_t * src)
270 {
271   uword l;
272   u32 * d;
273   
274   trim_aligned (src);
275   trim_aligned (dst);
276
277   l = vec_len (src->aligned_buffers);
278   if (l > 0)
279     {
280       vec_add2_aligned (dst->aligned_buffers, d, l,
281                         /* align */ sizeof (vlib_copy_unit_t));
282       vlib_aligned_memcpy (d, src->aligned_buffers, l * sizeof (d[0]));
283       vec_free (src->aligned_buffers);
284     }
285
286   l = vec_len (src->unaligned_buffers);
287   if (l > 0)
288     {
289       vec_add (dst->unaligned_buffers, src->unaligned_buffers, l);
290       vec_free (src->unaligned_buffers);
291     }
292 }
293
294 always_inline u32
295 vlib_buffer_get_free_list_with_size (vlib_main_t * vm, u32 size)
296 {
297   vlib_buffer_main_t * bm = vm->buffer_main;
298
299   size = vlib_buffer_round_size (size);
300   uword * p = hash_get (bm->free_list_by_size, size);
301   return p ? p[0] : ~0;
302 }
303
304 /* Add buffer free list. */
305 static u32
306 vlib_buffer_create_free_list_helper (vlib_main_t * vm,
307                                      u32 n_data_bytes,
308                                      u32 is_public,
309                                      u32 is_default,
310                                      u8 * name)
311 {
312   vlib_buffer_main_t * bm = vm->buffer_main;
313   vlib_buffer_free_list_t * f;
314
315   if (! is_default && pool_elts (bm->buffer_free_list_pool) == 0)
316     {
317       u32 default_free_free_list_index;
318
319       default_free_free_list_index =
320         vlib_buffer_create_free_list_helper (vm,
321                                              /* default buffer size */ VLIB_BUFFER_DEFAULT_FREE_LIST_BYTES,
322                                              /* is_public */ 1,
323                                              /* is_default */ 1,
324                                              (u8 *) "default");
325       ASSERT (default_free_free_list_index == VLIB_BUFFER_DEFAULT_FREE_LIST_INDEX);
326
327       if (n_data_bytes == VLIB_BUFFER_DEFAULT_FREE_LIST_BYTES && is_public)
328         return default_free_free_list_index;
329     }
330
331   pool_get_aligned (bm->buffer_free_list_pool, f, CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
332
333   memset (f, 0, sizeof (f[0]));
334   f->index = f - bm->buffer_free_list_pool;
335   f->n_data_bytes = vlib_buffer_round_size (n_data_bytes);
336   f->min_n_buffers_each_physmem_alloc = 16;
337   f->name = clib_mem_is_heap_object (name) ? name : format (0, "%s", name);
338
339   /* Setup free buffer template. */
340   f->buffer_init_template.free_list_index = f->index;
341
342   if (is_public)
343     {
344       uword * p = hash_get (bm->free_list_by_size, f->n_data_bytes);
345       if (! p)
346         hash_set (bm->free_list_by_size, f->n_data_bytes, f->index);
347     }
348
349   return f->index;
350 }
351
352 u32 vlib_buffer_create_free_list (vlib_main_t * vm, u32 n_data_bytes,
353                                   char * fmt, ...)
354 {
355   va_list va;
356   u8 * name;
357
358   va_start (va, fmt);
359   name = va_format (0, fmt, &va);
360   va_end (va);
361
362   return vlib_buffer_create_free_list_helper (vm, n_data_bytes,
363                                               /* is_public */ 0,
364                                               /* is_default */ 0,
365                                               name);
366 }
367
368 u32 vlib_buffer_get_or_create_free_list (vlib_main_t * vm, u32 n_data_bytes,
369                                          char * fmt, ...)
370 {
371   u32 i = vlib_buffer_get_free_list_with_size (vm, n_data_bytes);
372
373   if (i == ~0)
374     {
375       va_list va;
376       u8 * name;
377
378       va_start (va, fmt);
379       name = va_format (0, fmt, &va);
380       va_end (va);
381
382       i = vlib_buffer_create_free_list_helper (vm, n_data_bytes,
383                                                /* is_public */ 1,
384                                                /* is_default */ 0,
385                                                name);
386     }
387   
388   return i;
389 }
390
391 static void
392 del_free_list (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_free_list_t * f)
393 {
394   u32 i;
395   struct rte_mbuf *mb;
396   vlib_buffer_t *b;
397
398   for (i = 0; i < vec_len (f->unaligned_buffers); i++) {
399       b = vlib_get_buffer (vm, f->unaligned_buffers[i]);
400       mb = rte_mbuf_from_vlib_buffer(b);
401       ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(mb) == 1);
402       rte_pktmbuf_free (mb);
403   }
404   for (i = 0; i < vec_len (f->aligned_buffers); i++) {
405       b = vlib_get_buffer (vm, f->aligned_buffers[i]);
406       mb = rte_mbuf_from_vlib_buffer(b);
407       ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(mb) == 1);
408       rte_pktmbuf_free (mb);
409   }
410   vec_free (f->name);
411   vec_free (f->unaligned_buffers);
412   vec_free (f->aligned_buffers);
413 }
414
415 /* Add buffer free list. */
416 void vlib_buffer_delete_free_list (vlib_main_t * vm, u32 free_list_index)
417 {
418   vlib_buffer_main_t * bm = vm->buffer_main;
419   vlib_buffer_free_list_t * f;
420   u32 merge_index;
421
422   f = vlib_buffer_get_free_list (vm, free_list_index);
423
424   merge_index = vlib_buffer_get_free_list_with_size (vm, f->n_data_bytes);
425   if (merge_index != ~0 && merge_index != free_list_index)
426     {
427       merge_free_lists (pool_elt_at_index (bm->buffer_free_list_pool,
428                                            merge_index), f);
429     }
430
431   del_free_list (vm, f);
432
433   /* Poison it. */
434   memset (f, 0xab, sizeof (f[0]));
435
436   pool_put (bm->buffer_free_list_pool, f);
437 }
438
439 /* Make sure free list has at least given number of free buffers. */
440 static uword
441 fill_free_list (vlib_main_t * vm,
442                 vlib_buffer_free_list_t * fl,
443                 uword min_free_buffers)
444 {
445   vlib_buffer_t * b;
446   int n, i;
447   u32 bi;
448   u32 n_remaining = 0, n_alloc = 0;
449   unsigned socket_id = rte_socket_id ? rte_socket_id() : 0;
450   struct rte_mempool *rmp = vm->buffer_main->pktmbuf_pools[socket_id];
451   struct rte_mbuf *mb;
452       
453   /* Too early? */
454   if (PREDICT_FALSE(rmp == 0))
455     return 0;
456
457   trim_aligned (fl);
458
459   /* Already have enough free buffers on free list? */
460   n = min_free_buffers - vec_len (fl->aligned_buffers);
461   if (n <= 0)
462     return min_free_buffers;
463
464   /* Always allocate round number of buffers. */
465   n = round_pow2 (n, BUFFERS_PER_COPY);
466
467   /* Always allocate new buffers in reasonably large sized chunks. */
468   n = clib_max (n, fl->min_n_buffers_each_physmem_alloc);
469
470   vec_validate (vm->mbuf_alloc_list, n-1);
471   
472   if (rte_mempool_get_bulk (rmp, vm->mbuf_alloc_list, n) < 0)
473     return 0;
474
475   _vec_len (vm->mbuf_alloc_list) = n;
476
477   for (i = 0; i < n; i++)
478     {
479       mb = vm->mbuf_alloc_list[i];
480
481       ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(mb) == 0);
482       rte_mbuf_refcnt_set(mb, 1);
483       mb->next = NULL;
484       mb->data_off = RTE_PKTMBUF_HEADROOM;
485       mb->nb_segs = 1;
486
487       b = vlib_buffer_from_rte_mbuf(mb);
488       bi = vlib_get_buffer_index (vm, b);
489       
490       vec_add1_aligned (fl->aligned_buffers, bi, sizeof (vlib_copy_unit_t));
491       n_alloc++;
492       n_remaining--;
493
494       vlib_buffer_init_for_free_list (b, fl);
495       
496       if (fl->buffer_init_function)
497         fl->buffer_init_function (vm, fl, &bi, 1);
498     }
499
500   fl->n_alloc += n;
501
502   return n;
503 }
504
505 always_inline uword
506 copy_alignment (u32 * x)
507 { return (pointer_to_uword (x) / sizeof (x[0])) % BUFFERS_PER_COPY; }
508
509 static u32
510 alloc_from_free_list (vlib_main_t * vm,
511                       vlib_buffer_free_list_t * free_list,
512                       u32 * alloc_buffers,
513                       u32 n_alloc_buffers)
514 {
515   u32 * dst, * u_src;
516   uword u_len, n_left;
517   uword n_unaligned_start, n_unaligned_end, n_filled;
518
519   n_left = n_alloc_buffers;
520   dst = alloc_buffers;
521   n_unaligned_start = ((BUFFERS_PER_COPY - copy_alignment (dst))
522                        & (BUFFERS_PER_COPY - 1));
523
524   n_filled = fill_free_list (vm, free_list, n_alloc_buffers);
525   if (n_filled == 0)
526     return 0;
527   
528   n_left = n_filled < n_left ? n_filled : n_left;
529   n_alloc_buffers = n_left;
530
531   if (n_unaligned_start >= n_left)
532     {
533       n_unaligned_start = n_left;
534       n_unaligned_end = 0;
535     }
536   else
537     n_unaligned_end = copy_alignment (dst + n_alloc_buffers);
538
539   fill_unaligned (vm, free_list, n_unaligned_start + n_unaligned_end);
540
541   u_len = vec_len (free_list->unaligned_buffers);
542   u_src = free_list->unaligned_buffers + u_len - 1;
543
544   if (n_unaligned_start)
545     {
546       uword n_copy = n_unaligned_start;
547       if (n_copy > n_left)
548         n_copy = n_left;
549       n_left -= n_copy;
550
551       while (n_copy > 0)
552         {
553           *dst++ = *u_src--;
554           n_copy--;
555           u_len--;
556         }
557
558       /* Now dst should be aligned. */
559       if (n_left > 0)
560         ASSERT (pointer_to_uword (dst) % sizeof (vlib_copy_unit_t) == 0);
561     }
562
563   /* Aligned copy. */
564   {
565     vlib_copy_unit_t * d, * s;
566     uword n_copy;
567
568     if (vec_len(free_list->aligned_buffers) < ((n_left/BUFFERS_PER_COPY)*BUFFERS_PER_COPY))
569         abort();
570
571     n_copy = n_left / BUFFERS_PER_COPY;
572     n_left = n_left % BUFFERS_PER_COPY;
573
574     /* Remove buffers from aligned free list. */
575     _vec_len (free_list->aligned_buffers) -= n_copy * BUFFERS_PER_COPY;
576
577     s = (vlib_copy_unit_t *) vec_end (free_list->aligned_buffers);
578     d = (vlib_copy_unit_t *) dst;
579
580     /* Fast path loop. */
581     while (n_copy >= 4)
582       {
583         d[0] = s[0];
584         d[1] = s[1];
585         d[2] = s[2];
586         d[3] = s[3];
587         n_copy -= 4;
588         s += 4;
589         d += 4;
590       }
591
592     while (n_copy >= 1)
593       {
594         d[0] = s[0];
595         n_copy -= 1;
596         s += 1;
597         d += 1;
598       }
599
600     dst = (void *) d;
601   }
602
603   /* Unaligned copy. */
604   ASSERT (n_unaligned_end == n_left);
605   while (n_left > 0)
606     {
607       *dst++ = *u_src--;
608       n_left--;
609       u_len--;
610     }
611
612   if (! free_list->unaligned_buffers)
613     ASSERT (u_len == 0);
614   else
615     _vec_len (free_list->unaligned_buffers) = u_len;
616
617   return n_alloc_buffers;
618 }
619
620 /* Allocate a given number of buffers into given array.
621    Returns number actually allocated which will be either zero or
622    number requested. */
623 u32 vlib_buffer_alloc (vlib_main_t * vm, u32 * buffers, u32 n_buffers)
624 {
625   vlib_buffer_main_t * bm = vm->buffer_main;
626
627   return alloc_from_free_list
628     (vm,
629      pool_elt_at_index (bm->buffer_free_list_pool,
630                         VLIB_BUFFER_DEFAULT_FREE_LIST_INDEX),
631      buffers, n_buffers);
632 }
633
634 u32 vlib_buffer_alloc_from_free_list (vlib_main_t * vm,
635                                       u32 * buffers,
636                                       u32 n_buffers,
637                                       u32 free_list_index)
638 {
639   vlib_buffer_main_t * bm = vm->buffer_main;
640   vlib_buffer_free_list_t * f;
641   f = pool_elt_at_index (bm->buffer_free_list_pool, free_list_index);
642   return alloc_from_free_list (vm, f, buffers, n_buffers);
643 }
644
645 always_inline void
646 add_buffer_to_free_list (vlib_main_t * vm,
647                          vlib_buffer_free_list_t * f,
648                          u32 buffer_index, u8 do_init)
649 {
650   vlib_buffer_t * b;
651   b = vlib_get_buffer (vm, buffer_index);
652   if (PREDICT_TRUE(do_init))
653       vlib_buffer_init_for_free_list (b, f);
654   vec_add1_aligned (f->aligned_buffers, buffer_index, sizeof (vlib_copy_unit_t));
655 }
656
657 always_inline vlib_buffer_free_list_t *
658 buffer_get_free_list (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b, u32 * index)
659 {
660   vlib_buffer_main_t * bm = vm->buffer_main;
661   u32 i;
662
663   *index = i = b->free_list_index;
664   return pool_elt_at_index (bm->buffer_free_list_pool, i);
665 }
666
667 void *vlib_set_buffer_free_callback (vlib_main_t *vm, void *fp)
668 {
669   vlib_buffer_main_t * bm = vm->buffer_main;
670   void * rv = bm->buffer_free_callback;
671
672   bm->buffer_free_callback = fp;
673   return rv;
674 }
675
676 static_always_inline void
677 vlib_buffer_free_inline (vlib_main_t * vm,
678                          u32 * buffers,
679                          u32 n_buffers,
680                          u32 follow_buffer_next)
681 {
682   vlib_buffer_main_t * bm = vm->buffer_main;
683   vlib_buffer_free_list_t * fl;
684   u32 fi;
685   int i;
686   u32 (*cb)(vlib_main_t * vm, u32 * buffers, u32 n_buffers,
687             u32 follow_buffer_next);
688
689   cb = bm->buffer_free_callback;
690
691   if (PREDICT_FALSE (cb != 0))
692     n_buffers = (*cb)(vm, buffers, n_buffers, follow_buffer_next);
693
694   if (! n_buffers)
695     return;
696
697   for (i = 0; i < n_buffers; i++) 
698     {
699       vlib_buffer_t * b;
700       struct rte_mbuf * mb;
701       
702       b = vlib_get_buffer (vm, buffers[i]);
703
704       fl = buffer_get_free_list (vm, b, &fi);
705       
706       /* The only current use of this callback: multicast recycle */
707       if (PREDICT_FALSE (fl->buffers_added_to_freelist_function != 0)) 
708         {
709           int j;
710           
711           add_buffer_to_free_list 
712               (vm, fl, buffers[i], 
713                (b->flags & VLIB_BUFFER_RECYCLE) == 0);
714           
715           for (j = 0; j < vec_len (bm->announce_list); j++)
716             {
717               if (fl == bm->announce_list[j])
718                 goto already_announced;
719             }
720           vec_add1 (bm->announce_list, fl);
721         already_announced:
722           ;
723         }
724       else
725         {
726           if (PREDICT_TRUE ((b->flags & VLIB_BUFFER_RECYCLE) == 0))
727             {
728               mb = rte_mbuf_from_vlib_buffer(b);
729               ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(mb) == 1);
730               rte_pktmbuf_free (mb);
731             }
732         }
733     }
734   if (vec_len(bm->announce_list))
735     {
736       vlib_buffer_free_list_t * fl;
737       for (i = 0; i < vec_len (bm->announce_list); i++)
738         {
739           fl = bm->announce_list[i];
740           fl->buffers_added_to_freelist_function (vm, fl);
741         }
742       _vec_len(bm->announce_list) = 0;
743     }
744 }
745
746 void vlib_buffer_free (vlib_main_t * vm,
747                        u32 * buffers,
748                        u32 n_buffers)
749 {
750   vlib_buffer_free_inline (vm, buffers, n_buffers, /* follow_buffer_next */ 1);
751 }
752
753 void vlib_buffer_free_no_next (vlib_main_t * vm,
754                                u32 * buffers,
755                                u32 n_buffers)
756 {
757   vlib_buffer_free_inline (vm, buffers, n_buffers, /* follow_buffer_next */ 0);
758 }
759
760 /* Copy template packet data into buffers as they are allocated. */
761 __attribute__((unused)) static void
762 vlib_packet_template_buffer_init (vlib_main_t * vm,
763                                   vlib_buffer_free_list_t * fl,
764                                   u32 * buffers,
765                                   u32 n_buffers)
766 {
767   vlib_packet_template_t * t = uword_to_pointer (fl->buffer_init_function_opaque,
768                                                  vlib_packet_template_t *);
769   uword i;
770
771   for (i = 0; i < n_buffers; i++)
772     {
773       vlib_buffer_t * b = vlib_get_buffer (vm, buffers[i]);
774       ASSERT (b->current_length == vec_len (t->packet_data));
775       clib_memcpy (vlib_buffer_get_current (b), t->packet_data, b->current_length);
776     }
777 }
778
779 void vlib_packet_template_init (vlib_main_t * vm,
780                                 vlib_packet_template_t * t,
781                                 void * packet_data,
782                                 uword n_packet_data_bytes,
783                                 uword min_n_buffers_each_physmem_alloc,
784                                 char * fmt,
785                                 ...)
786 {
787   va_list va;
788   __attribute__((unused)) u8 * name;
789
790   va_start (va, fmt);
791   name = va_format (0, fmt, &va);
792   va_end (va);
793
794   vlib_worker_thread_barrier_sync(vm);
795   memset (t, 0, sizeof (t[0]));
796
797   vec_add (t->packet_data, packet_data, n_packet_data_bytes);
798
799   vlib_worker_thread_barrier_release(vm);
800 }
801
802 void *
803 vlib_packet_template_get_packet (vlib_main_t * vm, 
804                                  vlib_packet_template_t * t, 
805                                  u32 * bi_result)
806 {
807   u32 bi;
808   vlib_buffer_t * b;
809
810   if (vlib_buffer_alloc (vm, &bi, 1) != 1)
811     return 0;
812
813   *bi_result = bi;
814
815   b = vlib_get_buffer (vm, bi);
816   clib_memcpy (vlib_buffer_get_current (b),
817           t->packet_data, vec_len(t->packet_data));
818   b->current_length = vec_len(t->packet_data);
819
820   /* Fix up mbuf header length fields */
821   struct rte_mbuf * mb;
822   mb = rte_mbuf_from_vlib_buffer(b);
823   mb->data_len = b->current_length;
824   mb->pkt_len = b->current_length;
825
826   return b->data;
827 }
828
829 /* Append given data to end of buffer, possibly allocating new buffers. */
830 u32 vlib_buffer_add_data (vlib_main_t * vm,
831                           u32 free_list_index,
832                           u32 buffer_index,
833                           void * data, u32 n_data_bytes)
834 {
835   u32 n_buffer_bytes, n_left, n_left_this_buffer, bi;
836   vlib_buffer_t * b;
837   void * d;
838
839   bi = buffer_index;
840   if (bi == 0
841       && 1 != vlib_buffer_alloc_from_free_list (vm, &bi, 1, free_list_index))
842     goto out_of_buffers;
843
844   d = data;
845   n_left = n_data_bytes;
846   n_buffer_bytes = vlib_buffer_free_list_buffer_size (vm, free_list_index);
847   
848   b = vlib_get_buffer (vm, bi);
849   b->flags &= ~VLIB_BUFFER_TOTAL_LENGTH_VALID;
850
851   /* Get to the end of the chain before we try to append data...*/
852   while (b->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT)
853     b = vlib_get_buffer (vm, b->next_buffer);
854
855   while (1)
856     {
857       u32 n;
858
859       ASSERT (n_buffer_bytes >= b->current_length);
860       n_left_this_buffer = n_buffer_bytes - (b->current_data + b->current_length);
861       n = clib_min (n_left_this_buffer, n_left);
862       clib_memcpy (vlib_buffer_get_current (b) + b->current_length, d, n);
863       b->current_length += n;
864       n_left -= n;
865       if (n_left == 0)
866         break;
867
868       d += n;
869       if (1 != vlib_buffer_alloc_from_free_list (vm, &b->next_buffer, 1, free_list_index))
870         goto out_of_buffers;
871
872       b->flags |= VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
873
874       b = vlib_get_buffer (vm, b->next_buffer);
875     }
876
877   return bi;
878
879  out_of_buffers:
880   clib_error ("out of buffers");
881   return bi;
882 }
883
884 u16
885 vlib_buffer_chain_append_data_with_alloc(vlib_main_t *vm,
886                              u32 free_list_index,
887                              vlib_buffer_t *first,
888                              vlib_buffer_t **last,
889                              void * data, u16 data_len) {
890   vlib_buffer_t *l = *last;
891   u32 n_buffer_bytes = vlib_buffer_free_list_buffer_size (vm, free_list_index);
892   u16 copied = 0;
893   ASSERT(n_buffer_bytes >= l->current_length + l->current_data);
894   while (data_len) {
895     u16 max = n_buffer_bytes - l->current_length - l->current_data;
896     if (max == 0) {
897       if (1 != vlib_buffer_alloc_from_free_list (vm, &l->next_buffer, 1, free_list_index))
898         return copied;
899       *last = l = vlib_buffer_chain_buffer(vm, first, l, l->next_buffer);
900       max = n_buffer_bytes - l->current_length - l->current_data;
901     }
902
903     u16 len = (data_len > max)?max:data_len;
904     clib_memcpy(vlib_buffer_get_current (l) + l->current_length, data + copied, len);
905     vlib_buffer_chain_increase_length(first, l, len);
906     data_len -= len;
907     copied += len;
908   }
909   return copied;
910 }
911
912 /*
913  * Fills in the required rte_mbuf fields for chained buffers given a VLIB chain.
914  */
915 void vlib_buffer_chain_validate (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b_first)
916 {
917   vlib_buffer_t *b = b_first, *prev = b_first;
918   struct rte_mbuf *mb_prev, *mb, *mb_first;
919
920   mb_first = rte_mbuf_from_vlib_buffer(b_first);
921
922   mb_first->pkt_len = mb_first->data_len = b_first->current_length;
923   while (b->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT) {
924       b = vlib_get_buffer(vm, b->next_buffer);
925       mb = rte_mbuf_from_vlib_buffer(b);
926       mb_prev = rte_mbuf_from_vlib_buffer(prev);
927       mb_first->nb_segs++;
928       mb_first->pkt_len += b->current_length;
929       mb_prev->next = mb;
930       mb->data_len = b->current_length;
931       prev = b;
932   }
933 }
934
935 clib_error_t *
936 vlib_buffer_pool_create(vlib_main_t * vm, unsigned num_mbufs,
937                         unsigned socket_id)
938 {
939   vlib_buffer_main_t * bm = vm->buffer_main;
940   vlib_physmem_main_t * vpm = &vm->physmem_main;
941   struct rte_mempool * rmp;
942   uword new_start, new_size;
943   int i;
944
945   if (!rte_pktmbuf_pool_create)
946     return clib_error_return (0, "not linked with DPDK");
947
948   vec_validate_aligned(bm->pktmbuf_pools, socket_id, CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
949
950   /* pool already exists, nothing to do */
951   if (bm->pktmbuf_pools[socket_id])
952     return 0;
953
954   u8 * pool_name = format(0, "mbuf_pool_socket%u%c",socket_id, 0);
955
956   rmp = rte_pktmbuf_pool_create((char *) pool_name,         /* pool name */
957                                  num_mbufs,                 /* number of mbufs */
958                                  512,                       /* cache size */
959                                  VLIB_BUFFER_HDR_SIZE,      /* priv size */
960                                  VLIB_BUFFER_PRE_DATA_SIZE
961                                  + VLIB_BUFFER_DATA_SIZE,   /* dataroom size */
962                                  socket_id);                /* cpu socket */
963
964   vec_free(pool_name);
965
966   if (rmp)
967     {
968       new_start = pointer_to_uword(rmp);
969       new_size = rmp->elt_va_end - new_start;
970
971       if (vpm->virtual.size > 0)
972         {
973           ASSERT(new_start != vpm->virtual.start);
974           if (new_start < vpm->virtual.start)
975             {
976               new_size = vpm->virtual.size + vpm->virtual.start - new_start;
977             }
978           else
979             {
980               new_size += new_start - vpm->virtual.start;
981               new_start = vpm->virtual.start;
982             }
983
984           /* check if fits into buffer index range */
985           if ( (u64)new_size > ( (u64) 1 << (32 + CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES)))
986             rmp = 0;
987         }
988     }
989
990   if (rmp)
991     {
992       bm->pktmbuf_pools[socket_id] = rmp;
993       vpm->virtual.start = new_start;
994       vpm->virtual.size = new_size;
995       vpm->virtual.end = new_start + new_size;
996       return 0;
997     }
998
999   /* no usable pool for this socket, try to use pool from another one */
1000   for (i = 0; i < vec_len(bm->pktmbuf_pools); i++)
1001     {
1002       if(bm->pktmbuf_pools[i])
1003        {
1004           clib_warning("WARNING: Failed to allocate mempool for CPU socket %u. "
1005                        "Threads running on socket %u will use socket %u mempool.",
1006                        socket_id, socket_id, i);
1007           bm->pktmbuf_pools[socket_id] = bm->pktmbuf_pools[i];
1008           return 0;
1009        }
1010     }
1011
1012   return clib_error_return (0, "failed to allocate mempool on socket %u",
1013                             socket_id);
1014 }
1015
1016
1017 static void vlib_serialize_tx (serialize_main_header_t * m, serialize_stream_t * s)
1018 {
1019   vlib_main_t * vm;
1020   vlib_serialize_buffer_main_t * sm;
1021   uword n, n_bytes_to_write;
1022   vlib_buffer_t * last;
1023
1024   n_bytes_to_write = s->current_buffer_index;
1025   sm = uword_to_pointer (s->data_function_opaque, vlib_serialize_buffer_main_t *);
1026   vm = sm->vlib_main;
1027
1028   ASSERT (sm->tx.max_n_data_bytes_per_chain > 0);
1029   if (serialize_stream_is_end_of_stream (s)
1030       || sm->tx.n_total_data_bytes + n_bytes_to_write > sm->tx.max_n_data_bytes_per_chain)
1031     {
1032       vlib_process_t * p = vlib_get_current_process (vm);
1033
1034       last = vlib_get_buffer (vm, sm->last_buffer);
1035       last->current_length = n_bytes_to_write;
1036
1037       vlib_set_next_frame_buffer (vm, &p->node_runtime, sm->tx.next_index, sm->first_buffer);
1038
1039       sm->first_buffer = sm->last_buffer = ~0;
1040       sm->tx.n_total_data_bytes = 0;
1041     }
1042
1043   else if (n_bytes_to_write == 0 && s->n_buffer_bytes == 0)
1044     {
1045       ASSERT (sm->first_buffer == ~0);
1046       ASSERT (sm->last_buffer == ~0);
1047       n = vlib_buffer_alloc_from_free_list (vm, &sm->first_buffer, 1, sm->tx.free_list_index);
1048       if (n != 1)
1049         serialize_error (m, clib_error_create ("vlib_buffer_alloc_from_free_list fails"));
1050       sm->last_buffer = sm->first_buffer;
1051       s->n_buffer_bytes = vlib_buffer_free_list_buffer_size (vm, sm->tx.free_list_index);
1052     }
1053
1054   if (n_bytes_to_write > 0)
1055     {
1056       vlib_buffer_t * prev = vlib_get_buffer (vm, sm->last_buffer);
1057       n = vlib_buffer_alloc_from_free_list (vm, &sm->last_buffer, 1, sm->tx.free_list_index);
1058       if (n != 1)
1059         serialize_error (m, clib_error_create ("vlib_buffer_alloc_from_free_list fails"));
1060       sm->tx.n_total_data_bytes += n_bytes_to_write;
1061       prev->current_length = n_bytes_to_write;
1062       prev->next_buffer = sm->last_buffer;
1063       prev->flags |= VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
1064     }
1065
1066   if (sm->last_buffer != ~0)
1067     {
1068       last = vlib_get_buffer (vm, sm->last_buffer);
1069       s->buffer = vlib_buffer_get_current (last);
1070       s->current_buffer_index = 0;
1071       ASSERT (last->current_data == s->current_buffer_index);
1072     }
1073 }
1074
1075 static void vlib_serialize_rx (serialize_main_header_t * m, serialize_stream_t * s)
1076 {
1077   vlib_main_t * vm;
1078   vlib_serialize_buffer_main_t * sm;
1079   vlib_buffer_t * last;
1080
1081   sm = uword_to_pointer (s->data_function_opaque, vlib_serialize_buffer_main_t *);
1082   vm = sm->vlib_main;
1083
1084   if (serialize_stream_is_end_of_stream (s))
1085     return;
1086
1087   if (sm->last_buffer != ~0)
1088     {
1089       last = vlib_get_buffer (vm, sm->last_buffer);
1090
1091       if (last->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT)
1092         sm->last_buffer = last->next_buffer;
1093       else
1094         {
1095           vlib_buffer_free (vm, &sm->first_buffer, /* count */ 1);
1096           sm->first_buffer = sm->last_buffer = ~0;
1097         }
1098     }
1099
1100   if (sm->last_buffer == ~0)
1101     {
1102       while (clib_fifo_elts (sm->rx.buffer_fifo) == 0)
1103         {
1104           sm->rx.ready_one_time_event = vlib_process_create_one_time_event (vm, vlib_current_process (vm), ~0);
1105           vlib_process_wait_for_one_time_event (vm, /* no event data */ 0, sm->rx.ready_one_time_event);
1106         }
1107
1108       clib_fifo_sub1 (sm->rx.buffer_fifo, sm->first_buffer);
1109       sm->last_buffer = sm->first_buffer;
1110     }
1111
1112   ASSERT (sm->last_buffer != ~0);
1113
1114   last = vlib_get_buffer (vm, sm->last_buffer);
1115   s->current_buffer_index = 0;
1116   s->buffer = vlib_buffer_get_current (last);
1117   s->n_buffer_bytes = last->current_length;
1118 }
1119
1120 static void
1121 serialize_open_vlib_helper (serialize_main_t * m,
1122                             vlib_main_t * vm,
1123                             vlib_serialize_buffer_main_t * sm,
1124                             uword is_read)
1125 {
1126   /* Initialize serialize main but save overflow buffer for re-use between calls. */
1127   {
1128     u8 * save = m->stream.overflow_buffer;
1129     memset (m, 0, sizeof (m[0]));
1130     m->stream.overflow_buffer = save;
1131     if (save)
1132       _vec_len (save) = 0;
1133   }
1134
1135   sm->first_buffer = sm->last_buffer = ~0;
1136   if (is_read)
1137     clib_fifo_reset (sm->rx.buffer_fifo);
1138   else
1139     sm->tx.n_total_data_bytes = 0;
1140   sm->vlib_main = vm;
1141   m->header.data_function = is_read ? vlib_serialize_rx : vlib_serialize_tx;
1142   m->stream.data_function_opaque = pointer_to_uword (sm);
1143 }
1144
1145 void serialize_open_vlib_buffer (serialize_main_t * m, vlib_main_t * vm, vlib_serialize_buffer_main_t * sm)
1146 { serialize_open_vlib_helper (m, vm, sm, /* is_read */ 0); }
1147
1148 void unserialize_open_vlib_buffer (serialize_main_t * m, vlib_main_t * vm, vlib_serialize_buffer_main_t * sm)
1149 { serialize_open_vlib_helper (m, vm, sm, /* is_read */ 1); }
1150
1151 u32 serialize_close_vlib_buffer (serialize_main_t * m)
1152 {
1153   vlib_serialize_buffer_main_t * sm
1154     = uword_to_pointer (m->stream.data_function_opaque, vlib_serialize_buffer_main_t *);
1155   vlib_buffer_t * last;
1156   serialize_stream_t * s = &m->stream;
1157
1158   last = vlib_get_buffer (sm->vlib_main, sm->last_buffer);
1159   last->current_length = s->current_buffer_index;
1160
1161   if (vec_len (s->overflow_buffer) > 0)
1162     {
1163       sm->last_buffer
1164         = vlib_buffer_add_data (sm->vlib_main, sm->tx.free_list_index,
1165                                 sm->last_buffer == ~0 ? 0 : sm->last_buffer,
1166                                 s->overflow_buffer,
1167                                 vec_len (s->overflow_buffer));
1168       _vec_len (s->overflow_buffer) = 0;
1169     }
1170
1171   return sm->first_buffer;
1172 }
1173
1174 void unserialize_close_vlib_buffer (serialize_main_t * m)
1175 {
1176   vlib_serialize_buffer_main_t * sm
1177     = uword_to_pointer (m->stream.data_function_opaque, vlib_serialize_buffer_main_t *);
1178   if (sm->first_buffer != ~0)
1179     vlib_buffer_free_one (sm->vlib_main, sm->first_buffer);
1180   clib_fifo_reset (sm->rx.buffer_fifo);
1181   if (m->stream.overflow_buffer)
1182     _vec_len (m->stream.overflow_buffer) = 0;
1183 }
1184
1185 static u8 * format_vlib_buffer_free_list (u8 * s, va_list * va)
1186 {
1187   vlib_buffer_free_list_t * f = va_arg (*va, vlib_buffer_free_list_t *);
1188   u32 threadnum= va_arg (*va, u32);
1189   uword bytes_alloc, bytes_free, n_free, size;
1190
1191   if (! f)
1192     return format (s, "%=7s%=30s%=12s%=12s%=12s%=12s%=12s%=12s",
1193                    "Thread", "Name", "Index", "Size", "Alloc", "Free", "#Alloc", "#Free");
1194
1195   size = sizeof (vlib_buffer_t) + f->n_data_bytes;
1196   n_free = vec_len (f->aligned_buffers) + vec_len (f->unaligned_buffers);
1197   bytes_alloc = size * f->n_alloc;
1198   bytes_free = size * n_free;
1199
1200   s = format (s, "%7d%30s%12d%12d%=12U%=12U%=12d%=12d",
1201               threadnum,
1202               f->name, f->index, f->n_data_bytes,
1203               format_memory_size, bytes_alloc,
1204               format_memory_size, bytes_free,
1205               f->n_alloc, n_free);
1206
1207   return s;
1208 }
1209
1210 static clib_error_t *
1211 show_buffers (vlib_main_t * vm,
1212               unformat_input_t * input,
1213               vlib_cli_command_t * cmd)
1214 {
1215   vlib_buffer_main_t * bm;
1216   vlib_buffer_free_list_t * f;
1217   vlib_main_t *curr_vm;
1218   u32 vm_index = 0;
1219
1220   vlib_cli_output (vm, "%U", format_vlib_buffer_free_list, 0, 0);
1221
1222   do {
1223     curr_vm = vec_len(vlib_mains) ? vlib_mains[vm_index] : vm;
1224     bm = curr_vm->buffer_main;
1225   
1226     pool_foreach (f, bm->buffer_free_list_pool, ({
1227       vlib_cli_output (vm, "%U", format_vlib_buffer_free_list, f, vm_index);
1228     }));
1229
1230     vm_index++;
1231   } while (vm_index < vec_len(vlib_mains));
1232
1233   return 0;
1234 }
1235
1236 VLIB_CLI_COMMAND (show_buffers_command, static) = {
1237   .path = "show buffers",
1238   .short_help = "Show packet buffer allocation",
1239   .function = show_buffers,
1240 };
1241
1242 #if CLIB_DEBUG > 0
1243
1244 u32 * vlib_buffer_state_validation_lock;
1245 uword * vlib_buffer_state_validation_hash;
1246 void * vlib_buffer_state_heap;
1247
1248 static clib_error_t * 
1249 buffer_state_validation_init (vlib_main_t * vm)
1250 {
1251   void * oldheap;
1252
1253   vlib_buffer_state_heap = mheap_alloc (0, 10<<20);
1254
1255   oldheap = clib_mem_set_heap (vlib_buffer_state_heap);
1256
1257   vlib_buffer_state_validation_hash = hash_create (0, sizeof(uword));
1258   vec_validate_aligned (vlib_buffer_state_validation_lock, 0, 
1259                         CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
1260   clib_mem_set_heap (oldheap);
1261   return 0;
1262 }
1263
1264 VLIB_INIT_FUNCTION (buffer_state_validation_init);
1265 #endif