memif input-node improvements
[vpp.git] / src / plugins / memif / node.c
index fd7baa3..3cb7954 100644 (file)
 #include <vnet/feature/feature.h>
 
 #include <memif/memif.h>
+#include <memif/private.h>
 
-#define foreach_memif_input_error
+#define foreach_memif_input_error \
+  _(BUFFER_ALLOC_FAIL, "buffer allocation failed")             \
+  _(NOT_IP, "not ip packet")
 
 typedef enum
 {
@@ -39,7 +42,7 @@ typedef enum
     MEMIF_INPUT_N_ERROR,
 } memif_input_error_t;
 
-static char *memif_input_error_strings[] = {
+static __clib_unused char *memif_input_error_strings[] = {
 #define _(n,s) s,
   foreach_memif_input_error
 #undef _
@@ -52,13 +55,13 @@ typedef struct
   u16 ring;
 } memif_input_trace_t;
 
-static u8 *
+static __clib_unused u8 *
 format_memif_input_trace (u8 * s, va_list * args)
 {
   CLIB_UNUSED (vlib_main_t * vm) = va_arg (*args, vlib_main_t *);
   CLIB_UNUSED (vlib_node_t * node) = va_arg (*args, vlib_node_t *);
   memif_input_trace_t *t = va_arg (*args, memif_input_trace_t *);
-  uword indent = format_get_indent (s);
+  u32 indent = format_get_indent (s);
 
   s = format (s, "memif: hw_if_index %d next-index %d",
              t->hw_if_index, t->next_index);
@@ -67,293 +70,846 @@ format_memif_input_trace (u8 * s, va_list * args)
   return s;
 }
 
+static_always_inline u32
+memif_next_from_ip_hdr (vlib_node_runtime_t * node, vlib_buffer_t * b)
+{
+  u8 *ptr = vlib_buffer_get_current (b);
+  u8 v = *ptr & 0xf0;
+
+  if (PREDICT_TRUE (v == 0x40))
+    return VNET_DEVICE_INPUT_NEXT_IP4_NCS_INPUT;
+  else if (PREDICT_TRUE (v == 0x60))
+    return VNET_DEVICE_INPUT_NEXT_IP6_INPUT;
+
+  b->error = node->errors[MEMIF_INPUT_ERROR_NOT_IP];
+  return VNET_DEVICE_INPUT_NEXT_DROP;
+}
+
 static_always_inline void
-memif_prefetch (vlib_main_t * vm, u32 bi)
+memif_trace_buffer (vlib_main_t * vm, vlib_node_runtime_t * node,
+                   memif_if_t * mif, vlib_buffer_t * b, u32 next, u16 qid,
+                   uword * n_tracep)
+{
+  VLIB_BUFFER_TRACE_TRAJECTORY_INIT (b);
+
+  if (PREDICT_TRUE (b != 0))
+    {
+      memif_input_trace_t *tr;
+      vlib_trace_buffer (vm, node, next, b, /* follow_chain */ 0);
+      vlib_set_trace_count (vm, node, --(*n_tracep));
+      tr = vlib_add_trace (vm, node, b, sizeof (*tr));
+      tr->next_index = next;
+      tr->hw_if_index = mif->hw_if_index;
+      tr->ring = qid;
+    }
+}
+
+static_always_inline void
+memif_add_copy_op (memif_per_thread_data_t * ptd, void *data, u32 len,
+                  u16 buffer_offset, u16 buffer_vec_index)
+{
+  memif_copy_op_t *co;
+  vec_add2_aligned (ptd->copy_ops, co, 1, CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
+  co->data = data;
+  co->data_len = len;
+  co->buffer_offset = buffer_offset;
+  co->buffer_vec_index = buffer_vec_index;
+}
+
+static_always_inline void
+memif_add_to_chain (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b, u32 * buffers,
+                   u32 buffer_size)
+{
+  vlib_buffer_t *seg = b;
+  i32 bytes_left = b->current_length - buffer_size + b->current_data;
+
+  if (PREDICT_TRUE (bytes_left <= 0))
+    return;
+
+  b->current_length -= bytes_left;
+  b->total_length_not_including_first_buffer = bytes_left;
+
+  while (bytes_left)
+    {
+      seg->flags |= VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
+      seg->next_buffer = buffers[0];
+      seg = vlib_get_buffer (vm, buffers[0]);
+      buffers++;
+      seg->current_data = 0;
+      seg->current_length = clib_min (buffer_size, bytes_left);
+      bytes_left -= seg->current_length;
+    }
+}
+
+static_always_inline u32
+sat_sub (u32 x, u32 y)
+{
+  u32 res = x - y;
+  res &= -(res <= x);
+  return res;
+}
+
+/* branchless validation of the descriptor - uses saturated subtraction */
+static_always_inline u32
+memif_desc_is_invalid (memif_if_t * mif, memif_desc_t * d, u32 buffer_length)
 {
-  vlib_buffer_t *b = vlib_get_buffer (vm, bi);
-  vlib_prefetch_buffer_header (b, STORE);
-  CLIB_PREFETCH (b->data, CLIB_CACHE_LINE_BYTES, STORE);
+  u32 rv;
+  u16 valid_flags = MEMIF_DESC_FLAG_NEXT;
+
+  rv = d->flags & (~valid_flags);
+  rv |= sat_sub (d->region + 1, vec_len (mif->regions));
+  rv |= sat_sub (d->length, buffer_length);
+  rv |= sat_sub (d->offset + d->length, mif->regions[d->region].region_size);
+
+  if (PREDICT_FALSE (rv))
+    {
+      mif->flags |= MEMIF_IF_FLAG_ERROR;
+      return 1;
+    }
+
+  return 0;
 }
 
 static_always_inline uword
 memif_device_input_inline (vlib_main_t * vm, vlib_node_runtime_t * node,
                           vlib_frame_t * frame, memif_if_t * mif,
-                          memif_ring_type_t type, u16 rid)
+                          memif_ring_type_t type, u16 qid,
+                          memif_interface_mode_t mode)
 {
   vnet_main_t *vnm = vnet_get_main ();
-  memif_ring_t *ring = memif_get_ring (mif, type, rid);
-  memif_ring_data_t *rd;
-  u16 head;
-  u32 next_index = VNET_DEVICE_INPUT_NEXT_ETHERNET_INPUT;
+  memif_main_t *mm = &memif_main;
+  memif_ring_t *ring;
+  memif_queue_t *mq;
+  u16 buffer_size = VLIB_BUFFER_DEFAULT_FREE_LIST_BYTES;
   uword n_trace = vlib_get_trace_count (vm, node);
-  memif_main_t *nm = &memif_main;
-  u32 n_rx_packets = 0;
-  u32 n_rx_bytes = 0;
-  u32 *to_next = 0;
-  u32 n_free_bufs;
-  u32 thread_index = vlib_get_thread_index ();
-  u32 bi0, bi1;
-  vlib_buffer_t *b0, *b1;
-  u16 ring_size = 1 << mif->log2_ring_size;
-  u16 mask = ring_size - 1;
-  u16 num_slots;
-  void *mb0, *mb1;
-
-  rd = vec_elt_at_index (mif->ring_data, rid + type * mif->num_s2m_rings);
-  if (mif->per_interface_next_index != ~0)
-    next_index = mif->per_interface_next_index;
-
-  n_free_bufs = vec_len (nm->rx_buffers[thread_index]);
-  if (PREDICT_FALSE (n_free_bufs < ring_size))
+  u16 nexts[MEMIF_RX_VECTOR_SZ], *next = nexts;
+  u32 _to_next_bufs[MEMIF_RX_VECTOR_SZ], *to_next_bufs = _to_next_bufs, *bi;
+  u32 n_rx_packets = 0, n_rx_bytes = 0;
+  u32 n_left, n_left_to_next, next_index;
+  vlib_buffer_t *b0, *b1, *b2, *b3;
+  u32 thread_index = vm->thread_index;
+  memif_per_thread_data_t *ptd = vec_elt_at_index (mm->per_thread_data,
+                                                  thread_index);
+  vlib_buffer_t *bt = &ptd->buffer_template;
+  u16 cur_slot, last_slot, ring_size, n_slots, mask;
+  i16 start_offset;
+  u16 n_buffers = 0, n_alloc;
+  memif_copy_op_t *co;
+  memif_packet_op_t *po;
+  memif_region_index_t last_region = ~0;
+  void *last_region_shm = 0;
+
+  mq = vec_elt_at_index (mif->rx_queues, qid);
+  ring = mq->ring;
+  ring_size = 1 << mq->log2_ring_size;
+  mask = ring_size - 1;
+
+  /* asume that somebody will want to add ethernet header on the packet
+     so start with IP header at offset 14 */
+  start_offset = (mode == MEMIF_INTERFACE_MODE_IP) ? 14 : 0;
+
+  /* for S2M rings, we are consumers of packet buffers, and for M2S rings we
+     are producers of empty buffers */
+  cur_slot = (type == MEMIF_RING_S2M) ? mq->last_head : mq->last_tail;
+  last_slot = (type == MEMIF_RING_S2M) ? ring->head : ring->tail;
+  if (cur_slot == last_slot)
+    goto refill;
+  n_slots = last_slot - cur_slot;
+
+  /* construct copy and packet vector out of ring slots */
+  while (n_slots && n_rx_packets < MEMIF_RX_VECTOR_SZ)
     {
-      vec_validate (nm->rx_buffers[thread_index],
-                   ring_size + n_free_bufs - 1);
-      n_free_bufs +=
-       vlib_buffer_alloc (vm, &nm->rx_buffers[thread_index][n_free_bufs],
-                          ring_size);
-      _vec_len (nm->rx_buffers[thread_index]) = n_free_bufs;
+      u32 dst_off, src_off, n_bytes_left;
+      u16 s0;
+      memif_desc_t *d0;
+      void *mb0;
+      po = ptd->packet_ops + n_rx_packets;
+      n_rx_packets++;
+      po->first_buffer_vec_index = n_buffers++;
+      po->packet_len = 0;
+      src_off = 0;
+      dst_off = start_offset;
+
+    next_slot:
+      CLIB_PREFETCH (&ring->desc[(cur_slot + 8) & mask],
+                    CLIB_CACHE_LINE_BYTES, LOAD);
+      s0 = cur_slot & mask;
+      d0 = &ring->desc[s0];
+      n_bytes_left = d0->length;
+
+      /* slave resets buffer length,
+       * so it can produce full size buffer for master
+       */
+      if (type == MEMIF_RING_M2S)
+       d0->length = mif->run.buffer_size;
+
+      po->packet_len += n_bytes_left;
+      if (PREDICT_FALSE (last_region != d0->region))
+       {
+         last_region_shm = mif->regions[d0->region].shm;
+         last_region = d0->region;
+       }
+      mb0 = last_region_shm + d0->offset;
+
+      do
+       {
+         u32 dst_free = buffer_size - dst_off;
+         if (dst_free == 0)
+           {
+             dst_off = 0;
+             dst_free = buffer_size;
+             n_buffers++;
+           }
+         u32 bytes_to_copy = clib_min (dst_free, n_bytes_left);
+         memif_add_copy_op (ptd, mb0 + src_off, bytes_to_copy, dst_off,
+                            n_buffers - 1);
+         n_bytes_left -= bytes_to_copy;
+         src_off += bytes_to_copy;
+         dst_off += bytes_to_copy;
+       }
+      while (PREDICT_FALSE (n_bytes_left));
+
+      cur_slot++;
+      n_slots--;
+      if ((d0->flags & MEMIF_DESC_FLAG_NEXT) && n_slots)
+       {
+         src_off = 0;
+         goto next_slot;
+       }
     }
 
-  head = ring->head;
-  if (head == rd->last_head)
-    return 0;
+  /* allocate free buffers */
+  vec_validate_aligned (ptd->buffers, n_buffers - 1, CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
+  n_alloc = vlib_buffer_alloc (vm, ptd->buffers, n_buffers);
+  if (PREDICT_FALSE (n_alloc != n_buffers))
+    {
+      if (n_alloc)
+       vlib_buffer_free (vm, ptd->buffers, n_alloc);
+      vlib_error_count (vm, node->node_index,
+                       MEMIF_INPUT_ERROR_BUFFER_ALLOC_FAIL, 1);
+      goto refill;
+    }
 
-  if (head > rd->last_head)
-    num_slots = head - rd->last_head;
+  /* copy data */
+  n_left = vec_len (ptd->copy_ops);
+  co = ptd->copy_ops;
+  while (n_left >= 8)
+    {
+      CLIB_PREFETCH (co[4].data, CLIB_CACHE_LINE_BYTES, LOAD);
+      CLIB_PREFETCH (co[5].data, CLIB_CACHE_LINE_BYTES, LOAD);
+      CLIB_PREFETCH (co[6].data, CLIB_CACHE_LINE_BYTES, LOAD);
+      CLIB_PREFETCH (co[7].data, CLIB_CACHE_LINE_BYTES, LOAD);
+
+      b0 = vlib_get_buffer (vm, ptd->buffers[co[0].buffer_vec_index]);
+      b1 = vlib_get_buffer (vm, ptd->buffers[co[1].buffer_vec_index]);
+      b2 = vlib_get_buffer (vm, ptd->buffers[co[2].buffer_vec_index]);
+      b3 = vlib_get_buffer (vm, ptd->buffers[co[3].buffer_vec_index]);
+
+      clib_memcpy_fast (b0->data + co[0].buffer_offset, co[0].data,
+                       co[0].data_len);
+      clib_memcpy_fast (b1->data + co[1].buffer_offset, co[1].data,
+                       co[1].data_len);
+      clib_memcpy_fast (b2->data + co[2].buffer_offset, co[2].data,
+                       co[2].data_len);
+      clib_memcpy_fast (b3->data + co[3].buffer_offset, co[3].data,
+                       co[3].data_len);
+
+      co += 4;
+      n_left -= 4;
+    }
+  while (n_left)
+    {
+      b0 = vlib_get_buffer (vm, ptd->buffers[co[0].buffer_vec_index]);
+      clib_memcpy_fast (b0->data + co[0].buffer_offset, co[0].data,
+                       co[0].data_len);
+      co += 1;
+      n_left -= 1;
+    }
+
+  /* release slots from the ring */
+  if (type == MEMIF_RING_S2M)
+    {
+      CLIB_MEMORY_STORE_BARRIER ();
+      ring->tail = mq->last_head = cur_slot;
+    }
   else
-    num_slots = ring_size - rd->last_head + head;
+    {
+      mq->last_tail = cur_slot;
+    }
+
+  /* prepare buffer template and next indices */
+  vnet_buffer (bt)->sw_if_index[VLIB_RX] = mif->sw_if_index;
+  vnet_buffer (bt)->feature_arc_index = 0;
+  bt->current_data = start_offset;
+  bt->current_config_index = 0;
 
-  while (num_slots)
+  if (mode == MEMIF_INTERFACE_MODE_ETHERNET)
     {
-      u32 n_left_to_next;
-      u32 next0 = next_index;
-      u32 next1 = next_index;
-      vlib_get_next_frame (vm, node, next_index, to_next, n_left_to_next);
+      next_index = VNET_DEVICE_INPUT_NEXT_ETHERNET_INPUT;
+      if (mif->per_interface_next_index != ~0)
+       next_index = mif->per_interface_next_index;
+      else
+       vnet_feature_start_device_input_x1 (mif->sw_if_index, &next_index,
+                                           bt);
+
+      vlib_get_new_next_frame (vm, node, next_index, to_next_bufs,
+                              n_left_to_next);
+      if (PREDICT_TRUE (next_index == VNET_DEVICE_INPUT_NEXT_ETHERNET_INPUT))
+       {
+         vlib_next_frame_t *nf;
+         vlib_frame_t *f;
+         ethernet_input_frame_t *ef;
+         nf = vlib_node_runtime_get_next_frame (vm, node, next_index);
+         f = vlib_get_frame (vm, nf->frame_index);
+         f->flags = ETH_INPUT_FRAME_F_SINGLE_SW_IF_IDX;
+
+         ef = vlib_frame_scalar_args (f);
+         ef->sw_if_index = mif->sw_if_index;
+         ef->hw_if_index = mif->hw_if_index;
+       }
+    }
+
+  /* process buffer metadata */
+  u32 n_from = n_rx_packets;
+  po = ptd->packet_ops;
+  bi = to_next_bufs;
 
-      while (num_slots > 5 && n_left_to_next > 2)
+  while (n_from >= 8)
+    {
+      b0 = vlib_get_buffer (vm, po[4].first_buffer_vec_index);
+      b1 = vlib_get_buffer (vm, po[5].first_buffer_vec_index);
+      b2 = vlib_get_buffer (vm, po[6].first_buffer_vec_index);
+      b3 = vlib_get_buffer (vm, po[7].first_buffer_vec_index);
+      vlib_prefetch_buffer_header (b0, STORE);
+      vlib_prefetch_buffer_header (b1, STORE);
+      vlib_prefetch_buffer_header (b2, STORE);
+      vlib_prefetch_buffer_header (b3, STORE);
+
+      /* enqueue buffer */
+      u32 fbvi[4];
+      fbvi[0] = po[0].first_buffer_vec_index;
+      fbvi[1] = po[1].first_buffer_vec_index;
+      fbvi[2] = po[2].first_buffer_vec_index;
+      fbvi[3] = po[3].first_buffer_vec_index;
+
+      bi[0] = ptd->buffers[fbvi[0]];
+      bi[1] = ptd->buffers[fbvi[1]];
+      bi[2] = ptd->buffers[fbvi[2]];
+      bi[3] = ptd->buffers[fbvi[3]];
+
+      b0 = vlib_get_buffer (vm, bi[0]);
+      b1 = vlib_get_buffer (vm, bi[1]);
+      b2 = vlib_get_buffer (vm, bi[2]);
+      b3 = vlib_get_buffer (vm, bi[3]);
+
+      clib_memcpy64_x4 (b0, b1, b2, b3, bt);
+
+      b0->current_length = po[0].packet_len;
+      n_rx_bytes += b0->current_length;
+      b1->current_length = po[1].packet_len;
+      n_rx_bytes += b1->current_length;
+      b2->current_length = po[2].packet_len;
+      n_rx_bytes += b2->current_length;
+      b3->current_length = po[3].packet_len;
+      n_rx_bytes += b3->current_length;
+
+      memif_add_to_chain (vm, b0, ptd->buffers + fbvi[0] + 1, buffer_size);
+      memif_add_to_chain (vm, b1, ptd->buffers + fbvi[1] + 1, buffer_size);
+      memif_add_to_chain (vm, b2, ptd->buffers + fbvi[2] + 1, buffer_size);
+      memif_add_to_chain (vm, b3, ptd->buffers + fbvi[3] + 1, buffer_size);
+
+      if (mode == MEMIF_INTERFACE_MODE_IP)
        {
-         if (PREDICT_TRUE (rd->last_head + 5 < ring_size))
-           {
-             CLIB_PREFETCH (memif_get_buffer (mif, ring, rd->last_head + 2),
-                            CLIB_CACHE_LINE_BYTES, LOAD);
-             CLIB_PREFETCH (memif_get_buffer (mif, ring, rd->last_head + 3),
-                            CLIB_CACHE_LINE_BYTES, LOAD);
-             CLIB_PREFETCH (&ring->desc[rd->last_head + 4],
-                            CLIB_CACHE_LINE_BYTES, LOAD);
-             CLIB_PREFETCH (&ring->desc[rd->last_head + 5],
-                            CLIB_CACHE_LINE_BYTES, LOAD);
-           }
-         else
-           {
-             CLIB_PREFETCH (memif_get_buffer
-                            (mif, ring, (rd->last_head + 2) % mask),
-                            CLIB_CACHE_LINE_BYTES, LOAD);
-             CLIB_PREFETCH (memif_get_buffer
-                            (mif, ring, (rd->last_head + 3) % mask),
-                            CLIB_CACHE_LINE_BYTES, LOAD);
-             CLIB_PREFETCH (&ring->desc[(rd->last_head + 4) % mask],
-                            CLIB_CACHE_LINE_BYTES, LOAD);
-             CLIB_PREFETCH (&ring->desc[(rd->last_head + 5) % mask],
-                            CLIB_CACHE_LINE_BYTES, LOAD);
-           }
-         /* get empty buffer */
-         u32 last_buf = vec_len (nm->rx_buffers[thread_index]) - 1;
-         bi0 = nm->rx_buffers[thread_index][last_buf];
-         bi1 = nm->rx_buffers[thread_index][last_buf - 1];
-         _vec_len (nm->rx_buffers[thread_index]) -= 2;
+         next[0] = memif_next_from_ip_hdr (node, b0);
+         next[1] = memif_next_from_ip_hdr (node, b1);
+         next[2] = memif_next_from_ip_hdr (node, b2);
+         next[3] = memif_next_from_ip_hdr (node, b3);
+       }
 
-         if (last_buf > 4)
-           {
-             memif_prefetch (vm, nm->rx_buffers[thread_index][last_buf - 2]);
-             memif_prefetch (vm, nm->rx_buffers[thread_index][last_buf - 3]);
-           }
+      /* next */
+      n_from -= 4;
+      po += 4;
+      bi += 4;
+      next += 4;
+    }
+  while (n_from)
+    {
+      u32 fbvi[4];
+      /* enqueue buffer */
+      fbvi[0] = po[0].first_buffer_vec_index;
+      bi[0] = ptd->buffers[fbvi[0]];
+      b0 = vlib_get_buffer (vm, bi[0]);
+      clib_memcpy_fast (b0, bt, 64);
+      b0->current_length = po->packet_len;
+      n_rx_bytes += b0->current_length;
+
+      memif_add_to_chain (vm, b0, ptd->buffers + fbvi[0] + 1, buffer_size);
+
+      if (mode == MEMIF_INTERFACE_MODE_IP)
+       {
+         next[0] = memif_next_from_ip_hdr (node, b0);
+       }
 
-         /* enqueue buffer */
-         to_next[0] = bi0;
-         to_next[1] = bi1;
-         to_next += 2;
-         n_left_to_next -= 2;
+      /* next */
+      n_from -= 1;
+      po += 1;
+      bi += 1;
+      next += 1;
+    }
+
+  /* packet trace if enabled */
+  if (PREDICT_FALSE ((n_trace = vlib_get_trace_count (vm, node))))
+    {
+      u32 n_left = n_rx_packets;
+      bi = to_next_bufs;
+      next = nexts;
+      u32 ni = next_index;
+      while (n_trace && n_left)
+       {
+         vlib_buffer_t *b;
+         memif_input_trace_t *tr;
+         if (mode != MEMIF_INTERFACE_MODE_ETHERNET)
+           ni = next[0];
+         b = vlib_get_buffer (vm, bi[0]);
+         vlib_trace_buffer (vm, node, ni, b, /* follow_chain */ 0);
+         tr = vlib_add_trace (vm, node, b, sizeof (*tr));
+         tr->next_index = ni;
+         tr->hw_if_index = mif->hw_if_index;
+         tr->ring = qid;
+
+         /* next */
+         n_trace--;
+         n_left--;
+         bi++;
+         next++;
+       }
+      vlib_set_trace_count (vm, node, n_trace);
+    }
+
+  if (mode == MEMIF_INTERFACE_MODE_ETHERNET)
+    {
+      n_left_to_next -= n_rx_packets;
+      vlib_put_next_frame (vm, node, next_index, n_left_to_next);
+    }
+  else
+    vlib_buffer_enqueue_to_next (vm, node, to_next_bufs, nexts, n_rx_packets);
+
+  vlib_increment_combined_counter (vnm->interface_main.combined_sw_if_counters
+                                  + VNET_INTERFACE_COUNTER_RX, thread_index,
+                                  mif->hw_if_index, n_rx_packets,
+                                  n_rx_bytes);
+
+  /* refill ring with empty buffers */
+refill:
+  vec_reset_length (ptd->buffers);
+  vec_reset_length (ptd->copy_ops);
+
+  if (type == MEMIF_RING_M2S)
+    {
+      u16 head = ring->head;
+      n_slots = ring_size - head + mq->last_tail;
+
+      while (n_slots--)
+       {
+         u16 s = head++ & mask;
+         memif_desc_t *d = &ring->desc[s];
+         d->length = mif->run.buffer_size;
+       }
+
+      CLIB_MEMORY_STORE_BARRIER ();
+      ring->head = head;
+    }
+
+  return n_rx_packets;
+}
+
+static_always_inline uword
+memif_device_input_zc_inline (vlib_main_t * vm, vlib_node_runtime_t * node,
+                             vlib_frame_t * frame, memif_if_t * mif,
+                             u16 qid, memif_interface_mode_t mode)
+{
+  vnet_main_t *vnm = vnet_get_main ();
+  memif_main_t *mm = &memif_main;
+  memif_ring_t *ring;
+  memif_queue_t *mq;
+  u32 next_index;
+  uword n_trace = vlib_get_trace_count (vm, node);
+  u32 n_rx_packets = 0, n_rx_bytes = 0;
+  u32 *to_next = 0, *buffers;
+  u32 bi0, bi1, bi2, bi3;
+  u16 s0, s1, s2, s3;
+  memif_desc_t *d0, *d1, *d2, *d3;
+  vlib_buffer_t *b0, *b1, *b2, *b3;
+  u32 thread_index = vm->thread_index;
+  memif_per_thread_data_t *ptd = vec_elt_at_index (mm->per_thread_data,
+                                                  thread_index);
+  u16 cur_slot, last_slot, ring_size, n_slots, mask, head;
+  i16 start_offset;
+  u32 buffer_length;
+  u16 n_alloc, n_from;
+
+  mq = vec_elt_at_index (mif->rx_queues, qid);
+  ring = mq->ring;
+  ring_size = 1 << mq->log2_ring_size;
+  mask = ring_size - 1;
+
+  next_index = (mode == MEMIF_INTERFACE_MODE_IP) ?
+    VNET_DEVICE_INPUT_NEXT_IP6_INPUT : VNET_DEVICE_INPUT_NEXT_ETHERNET_INPUT;
+
+  /* asume that somebody will want to add ethernet header on the packet
+     so start with IP header at offset 14 */
+  start_offset = (mode == MEMIF_INTERFACE_MODE_IP) ? 14 : 0;
+  buffer_length = VLIB_BUFFER_DEFAULT_FREE_LIST_BYTES - start_offset;
+
+  cur_slot = mq->last_tail;
+  last_slot = ring->tail;
+  if (cur_slot == last_slot)
+    goto refill;
+  n_slots = last_slot - cur_slot;
+
+  /* process ring slots */
+  vec_validate_aligned (ptd->buffers, MEMIF_RX_VECTOR_SZ,
+                       CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
+  while (n_slots && n_rx_packets < MEMIF_RX_VECTOR_SZ)
+    {
+      vlib_buffer_t *hb;
+
+      s0 = cur_slot & mask;
+      bi0 = mq->buffers[s0];
+      ptd->buffers[n_rx_packets++] = bi0;
+
+      CLIB_PREFETCH (&ring->desc[(cur_slot + 8) & mask],
+                    CLIB_CACHE_LINE_BYTES, LOAD);
+      d0 = &ring->desc[s0];
+      hb = b0 = vlib_get_buffer (vm, bi0);
+      b0->current_data = start_offset;
+      b0->current_length = start_offset + d0->length;
+      n_rx_bytes += d0->length;
+
+      if (0 && memif_desc_is_invalid (mif, d0, buffer_length))
+       return 0;
+
+      cur_slot++;
+      n_slots--;
+      if (PREDICT_FALSE ((d0->flags & MEMIF_DESC_FLAG_NEXT) && n_slots))
+       {
+         hb->flags |= VLIB_BUFFER_TOTAL_LENGTH_VALID;
+       next_slot:
+         s0 = cur_slot & mask;
+         d0 = &ring->desc[s0];
+         bi0 = mq->buffers[s0];
+
+         /* previous buffer */
+         b0->next_buffer = bi0;
+         b0->flags |= VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
 
-         /* fill buffer metadata */
+         /* current buffer */
          b0 = vlib_get_buffer (vm, bi0);
-         b1 = vlib_get_buffer (vm, bi1);
+         b0->current_data = start_offset;
+         b0->current_length = start_offset + d0->length;
+         hb->total_length_not_including_first_buffer += d0->length;
+         n_rx_bytes += d0->length;
+
+         cur_slot++;
+         n_slots--;
+         if ((d0->flags & MEMIF_DESC_FLAG_NEXT) && n_slots)
+           goto next_slot;
+       }
+    }
 
-         vnet_buffer (b0)->sw_if_index[VLIB_RX] = mif->sw_if_index;
-         vnet_buffer (b1)->sw_if_index[VLIB_RX] = mif->sw_if_index;
+  /* release slots from the ring */
+  mq->last_tail = cur_slot;
 
-         vnet_buffer (b0)->sw_if_index[VLIB_TX] = (u32) ~ 0;
-         vnet_buffer (b1)->sw_if_index[VLIB_TX] = (u32) ~ 0;
+  n_from = n_rx_packets;
+  buffers = ptd->buffers;
 
-         /* copy buffer */
-         mb0 = memif_get_buffer (mif, ring, rd->last_head);
-         clib_memcpy (vlib_buffer_get_current (b0), mb0,
-                      CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
-         b0->current_length = ring->desc[rd->last_head].length;
-         rd->last_head = (rd->last_head + 1) & mask;
+  while (n_from)
+    {
+      u32 n_left_to_next;
+      u32 next0, next1, next2, next3;
 
-         mb1 = memif_get_buffer (mif, ring, rd->last_head);
-         clib_memcpy (vlib_buffer_get_current (b1), mb1,
-                      CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
-         b1->current_length = ring->desc[rd->last_head].length;
-         rd->last_head = (rd->last_head + 1) & mask;
+      vlib_get_next_frame (vm, node, next_index, to_next, n_left_to_next);
+      while (n_from >= 8 && n_left_to_next >= 4)
+       {
+         b0 = vlib_get_buffer (vm, buffers[4]);
+         b1 = vlib_get_buffer (vm, buffers[5]);
+         b2 = vlib_get_buffer (vm, buffers[6]);
+         b3 = vlib_get_buffer (vm, buffers[7]);
+         vlib_prefetch_buffer_header (b0, STORE);
+         vlib_prefetch_buffer_header (b1, STORE);
+         vlib_prefetch_buffer_header (b2, STORE);
+         vlib_prefetch_buffer_header (b3, STORE);
 
-         if (b0->current_length > CLIB_CACHE_LINE_BYTES)
-           clib_memcpy (vlib_buffer_get_current (b0) + CLIB_CACHE_LINE_BYTES,
-                        mb0 + CLIB_CACHE_LINE_BYTES,
-                        b0->current_length - CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
+         /* enqueue buffer */
+         to_next[0] = bi0 = buffers[0];
+         to_next[1] = bi1 = buffers[1];
+         to_next[2] = bi2 = buffers[2];
+         to_next[3] = bi3 = buffers[3];
+         to_next += 4;
+         n_left_to_next -= 4;
+         buffers += 4;
 
-         if (b1->current_length > CLIB_CACHE_LINE_BYTES)
-           clib_memcpy (vlib_buffer_get_current (b1) + CLIB_CACHE_LINE_BYTES,
-                        mb1 + CLIB_CACHE_LINE_BYTES,
-                        b1->current_length - CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
+         b0 = vlib_get_buffer (vm, bi0);
+         b1 = vlib_get_buffer (vm, bi1);
+         b2 = vlib_get_buffer (vm, bi2);
+         b3 = vlib_get_buffer (vm, bi3);
 
-         /* trace */
-         VLIB_BUFFER_TRACE_TRAJECTORY_INIT (b0);
-         VLIB_BUFFER_TRACE_TRAJECTORY_INIT (b1);
+         vnet_buffer (b0)->sw_if_index[VLIB_RX] = mif->sw_if_index;
+         vnet_buffer (b0)->sw_if_index[VLIB_TX] = ~0;
+         vnet_buffer (b1)->sw_if_index[VLIB_RX] = mif->sw_if_index;
+         vnet_buffer (b1)->sw_if_index[VLIB_TX] = ~0;
+         vnet_buffer (b2)->sw_if_index[VLIB_RX] = mif->sw_if_index;
+         vnet_buffer (b2)->sw_if_index[VLIB_TX] = ~0;
+         vnet_buffer (b3)->sw_if_index[VLIB_RX] = mif->sw_if_index;
+         vnet_buffer (b3)->sw_if_index[VLIB_TX] = ~0;
 
-         if (PREDICT_FALSE (n_trace > 0))
+         if (mode == MEMIF_INTERFACE_MODE_IP)
+           {
+             next0 = memif_next_from_ip_hdr (node, b0);
+             next1 = memif_next_from_ip_hdr (node, b1);
+             next2 = memif_next_from_ip_hdr (node, b2);
+             next3 = memif_next_from_ip_hdr (node, b3);
+           }
+         else if (mode == MEMIF_INTERFACE_MODE_ETHERNET)
            {
-             /* b0 */
-             memif_input_trace_t *tr;
-             vlib_trace_buffer (vm, node, next0, b0,
-                                /* follow_chain */ 0);
-             vlib_set_trace_count (vm, node, --n_trace);
-             tr = vlib_add_trace (vm, node, b0, sizeof (*tr));
-             tr->next_index = next0;
-             tr->hw_if_index = mif->hw_if_index;
-             tr->ring = rid;
-
-             if (n_trace)
+             if (PREDICT_FALSE (mif->per_interface_next_index != ~0))
                {
-                 /* b1 */
-                 memif_input_trace_t *tr;
-                 vlib_trace_buffer (vm, node, next1, b1,
-                                    /* follow_chain */ 0);
-                 vlib_set_trace_count (vm, node, --n_trace);
-                 tr = vlib_add_trace (vm, node, b1, sizeof (*tr));
-                 tr->next_index = next1;
-                 tr->hw_if_index = mif->hw_if_index;
-                 tr->ring = rid;
+                 next0 = mif->per_interface_next_index;
+                 next1 = mif->per_interface_next_index;
+                 next2 = mif->per_interface_next_index;
+                 next3 = mif->per_interface_next_index;
+               }
+             else
+               {
+                 next0 = next1 = next2 = next3 = next_index;
+                 /* redirect if feature path enabled */
+                 vnet_feature_start_device_input_x1 (mif->sw_if_index,
+                                                     &next0, b0);
+                 vnet_feature_start_device_input_x1 (mif->sw_if_index,
+                                                     &next1, b1);
+                 vnet_feature_start_device_input_x1 (mif->sw_if_index,
+                                                     &next2, b2);
+                 vnet_feature_start_device_input_x1 (mif->sw_if_index,
+                                                     &next3, b3);
                }
            }
 
-         /* redirect if feature path enabled */
-         vnet_feature_start_device_input_x2 (mif->sw_if_index,
-                                             &next0, &next1, b0, b1);
+         /* trace */
+         if (PREDICT_FALSE (n_trace > 0))
+           {
+             memif_trace_buffer (vm, node, mif, b0, next0, qid, &n_trace);
+             if (PREDICT_FALSE (n_trace > 0))
+               memif_trace_buffer (vm, node, mif, b1, next1, qid, &n_trace);
+             if (PREDICT_FALSE (n_trace > 0))
+               memif_trace_buffer (vm, node, mif, b2, next2, qid, &n_trace);
+             if (PREDICT_FALSE (n_trace > 0))
+               memif_trace_buffer (vm, node, mif, b3, next3, qid, &n_trace);
+           }
 
          /* enqueue */
-         vlib_validate_buffer_enqueue_x2 (vm, node, next_index, to_next,
-                                          n_left_to_next,
-                                          bi0, bi1, next0, next1);
-
-         /* next packet */
-         num_slots -= 2;
-         n_rx_packets += 2;
-         n_rx_bytes += b0->current_length;
-         n_rx_bytes += b1->current_length;
+         vlib_validate_buffer_enqueue_x4 (vm, node, next_index, to_next,
+                                          n_left_to_next, bi0, bi1, bi2, bi3,
+                                          next0, next1, next2, next3);
+
+         /* next */
+         n_from -= 4;
        }
-      while (num_slots && n_left_to_next)
+      while (n_from && n_left_to_next)
        {
-         /* get empty buffer */
-         u32 last_buf = vec_len (nm->rx_buffers[thread_index]) - 1;
-         bi0 = nm->rx_buffers[thread_index][last_buf];
-         _vec_len (nm->rx_buffers[thread_index]) = last_buf;
-
          /* enqueue buffer */
-         to_next[0] = bi0;
+         to_next[0] = bi0 = buffers[0];
          to_next += 1;
          n_left_to_next--;
+         buffers += 1;
 
-         /* fill buffer metadata */
          b0 = vlib_get_buffer (vm, bi0);
-         b0->current_length = ring->desc[rd->last_head].length;
          vnet_buffer (b0)->sw_if_index[VLIB_RX] = mif->sw_if_index;
-         vnet_buffer (b0)->sw_if_index[VLIB_TX] = (u32) ~ 0;
+         vnet_buffer (b0)->sw_if_index[VLIB_TX] = ~0;
 
-         /* copy buffer */
-         mb0 = memif_get_buffer (mif, ring, rd->last_head);
-         clib_memcpy (vlib_buffer_get_current (b0), mb0,
-                      CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
-         if (b0->current_length > CLIB_CACHE_LINE_BYTES)
-           clib_memcpy (vlib_buffer_get_current (b0) + CLIB_CACHE_LINE_BYTES,
-                        mb0 + CLIB_CACHE_LINE_BYTES,
-                        b0->current_length - CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
-
-         /* trace */
-         VLIB_BUFFER_TRACE_TRAJECTORY_INIT (b0);
-
-         if (PREDICT_FALSE (n_trace > 0))
+         if (mode == MEMIF_INTERFACE_MODE_IP)
            {
-             memif_input_trace_t *tr;
-             vlib_trace_buffer (vm, node, next0, b0,
-                                /* follow_chain */ 0);
-             vlib_set_trace_count (vm, node, --n_trace);
-             tr = vlib_add_trace (vm, node, b0, sizeof (*tr));
-             tr->next_index = next0;
-             tr->hw_if_index = mif->hw_if_index;
-             tr->ring = rid;
+             next0 = memif_next_from_ip_hdr (node, b0);
+           }
+         else if (mode == MEMIF_INTERFACE_MODE_ETHERNET)
+           {
+             if (PREDICT_FALSE (mif->per_interface_next_index != ~0))
+               next0 = mif->per_interface_next_index;
+             else
+               {
+                 next0 = next_index;
+                 /* redirect if feature path enabled */
+                 vnet_feature_start_device_input_x1 (mif->sw_if_index,
+                                                     &next0, b0);
+               }
            }
 
-
-         /* redirect if feature path enabled */
-         vnet_feature_start_device_input_x1 (mif->sw_if_index, &next0, b0);
+         /* trace */
+         if (PREDICT_FALSE (n_trace > 0))
+           memif_trace_buffer (vm, node, mif, b0, next0, qid, &n_trace);
 
          /* enqueue */
          vlib_validate_buffer_enqueue_x1 (vm, node, next_index, to_next,
                                           n_left_to_next, bi0, next0);
 
-         /* next packet */
-         rd->last_head = (rd->last_head + 1) & mask;
-         num_slots--;
-         n_rx_packets++;
-         n_rx_bytes += b0->current_length;
+         /* next */
+         n_from--;
        }
       vlib_put_next_frame (vm, node, next_index, n_left_to_next);
     }
-  CLIB_MEMORY_STORE_BARRIER ();
-  ring->tail = head;
 
   vlib_increment_combined_counter (vnm->interface_main.combined_sw_if_counters
                                   + VNET_INTERFACE_COUNTER_RX, thread_index,
                                   mif->hw_if_index, n_rx_packets,
                                   n_rx_bytes);
 
+  /* refill ring with empty buffers */
+refill:
+  vec_reset_length (ptd->buffers);
+
+  head = ring->head;
+  n_slots = ring_size - head + mq->last_tail;
+
+  if (n_slots < 32)
+    goto done;
+
+  memif_desc_t *dt = &ptd->desc_template;
+  clib_memset (dt, 0, sizeof (memif_desc_t));
+  dt->length = buffer_length;
+
+  n_alloc = vlib_buffer_alloc_to_ring (vm, mq->buffers, head & mask,
+                                      ring_size, n_slots);
+
+  if (PREDICT_FALSE (n_alloc != n_slots))
+    {
+      vlib_error_count (vm, node->node_index,
+                       MEMIF_INPUT_ERROR_BUFFER_ALLOC_FAIL, 1);
+    }
+
+  while (n_alloc >= 32)
+    {
+      bi0 = mq->buffers[(head + 4) & mask];
+      vlib_prefetch_buffer_with_index (vm, bi0, LOAD);
+      bi1 = mq->buffers[(head + 5) & mask];
+      vlib_prefetch_buffer_with_index (vm, bi1, LOAD);
+      bi2 = mq->buffers[(head + 6) & mask];
+      vlib_prefetch_buffer_with_index (vm, bi2, LOAD);
+      bi3 = mq->buffers[(head + 7) & mask];
+      vlib_prefetch_buffer_with_index (vm, bi3, LOAD);
+
+      s0 = head++ & mask;
+      s1 = head++ & mask;
+      s2 = head++ & mask;
+      s3 = head++ & mask;
+
+      d0 = &ring->desc[s0];
+      d1 = &ring->desc[s1];
+      d2 = &ring->desc[s2];
+      d3 = &ring->desc[s3];
+
+      clib_memcpy_fast (d0, dt, sizeof (memif_desc_t));
+      clib_memcpy_fast (d1, dt, sizeof (memif_desc_t));
+      clib_memcpy_fast (d2, dt, sizeof (memif_desc_t));
+      clib_memcpy_fast (d3, dt, sizeof (memif_desc_t));
+
+      b0 = vlib_get_buffer (vm, mq->buffers[s0]);
+      b1 = vlib_get_buffer (vm, mq->buffers[s1]);
+      b2 = vlib_get_buffer (vm, mq->buffers[s2]);
+      b3 = vlib_get_buffer (vm, mq->buffers[s3]);
+
+      d0->region = b0->buffer_pool_index + 1;
+      d1->region = b1->buffer_pool_index + 1;
+      d2->region = b2->buffer_pool_index + 1;
+      d3->region = b3->buffer_pool_index + 1;
+
+      d0->offset =
+       (void *) b0->data - mif->regions[d0->region].shm + start_offset;
+      d1->offset =
+       (void *) b1->data - mif->regions[d1->region].shm + start_offset;
+      d2->offset =
+       (void *) b2->data - mif->regions[d2->region].shm + start_offset;
+      d3->offset =
+       (void *) b3->data - mif->regions[d3->region].shm + start_offset;
+
+      n_alloc -= 4;
+    }
+  while (n_alloc)
+    {
+      s0 = head++ & mask;
+      d0 = &ring->desc[s0];
+      clib_memcpy_fast (d0, dt, sizeof (memif_desc_t));
+      b0 = vlib_get_buffer (vm, mq->buffers[s0]);
+      d0->region = b0->buffer_pool_index + 1;
+      d0->offset =
+       (void *) b0->data - mif->regions[d0->region].shm + start_offset;
+
+      n_alloc -= 1;
+    }
+
+  CLIB_MEMORY_STORE_BARRIER ();
+  ring->head = head;
+
+done:
   return n_rx_packets;
 }
 
-static uword
-memif_input_fn (vlib_main_t * vm, vlib_node_runtime_t * node,
-               vlib_frame_t * frame)
+
+VLIB_NODE_FN (memif_input_node) (vlib_main_t * vm,
+                                vlib_node_runtime_t * node,
+                                vlib_frame_t * frame)
 {
-  u32 n_rx_packets = 0;
-  memif_main_t *nm = &memif_main;
-  memif_if_t *mif;
+  u32 n_rx = 0;
+  memif_main_t *mm = &memif_main;
   vnet_device_input_runtime_t *rt = (void *) node->runtime_data;
   vnet_device_and_queue_t *dq;
-  memif_ring_type_t type;
+  memif_interface_mode_t mode_ip = MEMIF_INTERFACE_MODE_IP;
+  memif_interface_mode_t mode_eth = MEMIF_INTERFACE_MODE_ETHERNET;
 
   foreach_device_and_queue (dq, rt->devices_and_queues)
   {
-    mif = vec_elt_at_index (nm->interfaces, dq->dev_instance);
+    memif_if_t *mif;
+    mif = vec_elt_at_index (mm->interfaces, dq->dev_instance);
     if ((mif->flags & MEMIF_IF_FLAG_ADMIN_UP) &&
        (mif->flags & MEMIF_IF_FLAG_CONNECTED))
       {
-       if (mif->flags & MEMIF_IF_FLAG_IS_SLAVE)
-         type = MEMIF_RING_M2S;
+       if (mif->flags & MEMIF_IF_FLAG_ZERO_COPY)
+         {
+           if (mif->mode == MEMIF_INTERFACE_MODE_IP)
+             n_rx += memif_device_input_zc_inline (vm, node, frame, mif,
+                                                   dq->queue_id, mode_ip);
+           else
+             n_rx += memif_device_input_zc_inline (vm, node, frame, mif,
+                                                   dq->queue_id, mode_eth);
+         }
+       else if (mif->flags & MEMIF_IF_FLAG_IS_SLAVE)
+         {
+           if (mif->mode == MEMIF_INTERFACE_MODE_IP)
+             n_rx += memif_device_input_inline (vm, node, frame, mif,
+                                                MEMIF_RING_M2S, dq->queue_id,
+                                                mode_ip);
+           else
+             n_rx += memif_device_input_inline (vm, node, frame, mif,
+                                                MEMIF_RING_M2S, dq->queue_id,
+                                                mode_eth);
+         }
        else
-         type = MEMIF_RING_S2M;
-       n_rx_packets +=
-         memif_device_input_inline (vm, node, frame, mif, type,
-                                    dq->queue_id);
+         {
+           if (mif->mode == MEMIF_INTERFACE_MODE_IP)
+             n_rx += memif_device_input_inline (vm, node, frame, mif,
+                                                MEMIF_RING_S2M, dq->queue_id,
+                                                mode_ip);
+           else
+             n_rx += memif_device_input_inline (vm, node, frame, mif,
+                                                MEMIF_RING_S2M, dq->queue_id,
+                                                mode_eth);
+         }
       }
   }
 
-  return n_rx_packets;
+  return n_rx;
 }
 
 /* *INDENT-OFF* */
 VLIB_REGISTER_NODE (memif_input_node) = {
-  .function = memif_input_fn,
   .name = "memif-input",
   .sibling_of = "device-input",
   .format_trace = format_memif_input_trace,
@@ -363,7 +919,6 @@ VLIB_REGISTER_NODE (memif_input_node) = {
   .error_strings = memif_input_error_strings,
 };
 
-VLIB_NODE_FUNCTION_MULTIARCH (memif_input_node, memif_input_fn)
 /* *INDENT-ON* */