rdma: ring db only once per vector on tx
[vpp.git] / src / vlib / buffer_funcs.h
index cc56db7..7103227 100644 (file)
 #define included_vlib_buffer_funcs_h
 
 #include <vppinfra/hash.h>
+#include <vppinfra/fifo.h>
+#include <vlib/buffer.h>
+#include <vlib/physmem_funcs.h>
+#include <vlib/main.h>
+#include <vlib/node.h>
 
 /** \file
     vlib buffer access methods.
 */
 
+always_inline void
+vlib_buffer_validate (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b)
+{
+  vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
+  vlib_buffer_pool_t *bp;
+
+  /* reference count in allocated buffer always must be 1 or higher */
+  ASSERT (b->ref_count > 0);
+
+  /* verify that buffer pool index is valid */
+  bp = vec_elt_at_index (bm->buffer_pools, b->buffer_pool_index);
+  ASSERT (pointer_to_uword (b) >= bp->start);
+  ASSERT (pointer_to_uword (b) < bp->start + bp->size -
+         (bp->data_size + sizeof (vlib_buffer_t)));
+}
+
+always_inline void *
+vlib_buffer_ptr_from_index (uword buffer_mem_start, u32 buffer_index,
+                           uword offset)
+{
+  offset += ((uword) buffer_index) << CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES;
+  return uword_to_pointer (buffer_mem_start + offset, vlib_buffer_t *);
+}
 
 /** \brief Translate buffer index into buffer pointer
 
@@ -57,10 +85,201 @@ always_inline vlib_buffer_t *
 vlib_get_buffer (vlib_main_t * vm, u32 buffer_index)
 {
   vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
-  uword offset = ((uword) buffer_index) << CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES;
-  ASSERT (offset < bm->buffer_mem_size);
+  vlib_buffer_t *b;
+
+  b = vlib_buffer_ptr_from_index (bm->buffer_mem_start, buffer_index, 0);
+  vlib_buffer_validate (vm, b);
+  return b;
+}
+
+static_always_inline u32
+vlib_buffer_get_default_data_size (vlib_main_t * vm)
+{
+  return vm->buffer_main->default_data_size;
+}
+
+static_always_inline void
+vlib_buffer_copy_indices (u32 * dst, u32 * src, u32 n_indices)
+{
+#if defined(CLIB_HAVE_VEC512)
+  while (n_indices >= 16)
+    {
+      u32x16_store_unaligned (u32x16_load_unaligned (src), dst);
+      dst += 16;
+      src += 16;
+      n_indices -= 16;
+    }
+#endif
+
+#if defined(CLIB_HAVE_VEC256)
+  while (n_indices >= 8)
+    {
+      u32x8_store_unaligned (u32x8_load_unaligned (src), dst);
+      dst += 8;
+      src += 8;
+      n_indices -= 8;
+    }
+#endif
+
+#if defined(CLIB_HAVE_VEC128)
+  while (n_indices >= 4)
+    {
+      u32x4_store_unaligned (u32x4_load_unaligned (src), dst);
+      dst += 4;
+      src += 4;
+      n_indices -= 4;
+    }
+#endif
+
+  while (n_indices)
+    {
+      dst[0] = src[0];
+      dst += 1;
+      src += 1;
+      n_indices -= 1;
+    }
+}
+
+always_inline void
+vlib_buffer_copy_indices_from_ring (u32 * dst, u32 * ring, u32 start,
+                                   u32 ring_size, u32 n_buffers)
+{
+  ASSERT (n_buffers <= ring_size);
+
+  if (PREDICT_TRUE (start + n_buffers <= ring_size))
+    {
+      vlib_buffer_copy_indices (dst, ring + start, n_buffers);
+    }
+  else
+    {
+      u32 n = ring_size - start;
+      vlib_buffer_copy_indices (dst, ring + start, n);
+      vlib_buffer_copy_indices (dst + n, ring, n_buffers - n);
+    }
+}
+
+always_inline void
+vlib_buffer_copy_indices_to_ring (u32 * ring, u32 * src, u32 start,
+                                 u32 ring_size, u32 n_buffers)
+{
+  ASSERT (n_buffers <= ring_size);
+
+  if (PREDICT_TRUE (start + n_buffers <= ring_size))
+    {
+      vlib_buffer_copy_indices (ring + start, src, n_buffers);
+    }
+  else
+    {
+      u32 n = ring_size - start;
+      vlib_buffer_copy_indices (ring + start, src, n);
+      vlib_buffer_copy_indices (ring, src + n, n_buffers - n);
+    }
+}
+
+STATIC_ASSERT_OFFSET_OF (vlib_buffer_t, template_end, 64);
+static_always_inline void
+vlib_buffer_copy_template (vlib_buffer_t * b, vlib_buffer_t * bt)
+{
+#if defined CLIB_HAVE_VEC512
+  b->as_u8x64[0] = bt->as_u8x64[0];
+#elif defined (CLIB_HAVE_VEC256)
+  b->as_u8x32[0] = bt->as_u8x32[0];
+  b->as_u8x32[1] = bt->as_u8x32[1];
+#elif defined (CLIB_HAVE_VEC128)
+  b->as_u8x16[0] = bt->as_u8x16[0];
+  b->as_u8x16[1] = bt->as_u8x16[1];
+  b->as_u8x16[2] = bt->as_u8x16[2];
+  b->as_u8x16[3] = bt->as_u8x16[3];
+#else
+  clib_memcpy_fast (b, bt, 64);
+#endif
+}
+
+always_inline u8
+vlib_buffer_pool_get_default_for_numa (vlib_main_t * vm, u32 numa_node)
+{
+  ASSERT (numa_node < VLIB_BUFFER_MAX_NUMA_NODES);
+  return vm->buffer_main->default_buffer_pool_index_for_numa[numa_node];
+}
+
+/** \brief Translate array of buffer indices into buffer pointers with offset
+
+    @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
+    @param bi - (u32 *) array of buffer indices
+    @param b - (void **) array to store buffer pointers
+    @param count - (uword) number of elements
+    @param offset - (i32) offset applied to each pointer
+*/
+static_always_inline void
+vlib_get_buffers_with_offset (vlib_main_t * vm, u32 * bi, void **b, int count,
+                             i32 offset)
+{
+  uword buffer_mem_start = vm->buffer_main->buffer_mem_start;
+#ifdef CLIB_HAVE_VEC256
+  u64x4 off = u64x4_splat (buffer_mem_start + offset);
+  /* if count is not const, compiler will not unroll while loop
+     se we maintain two-in-parallel variant */
+  while (count >= 8)
+    {
+      u64x4 b0 = u32x4_extend_to_u64x4 (u32x4_load_unaligned (bi));
+      u64x4 b1 = u32x4_extend_to_u64x4 (u32x4_load_unaligned (bi + 4));
+      /* shift and add to get vlib_buffer_t pointer */
+      u64x4_store_unaligned ((b0 << CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES) + off, b);
+      u64x4_store_unaligned ((b1 << CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES) + off, b + 4);
+      b += 8;
+      bi += 8;
+      count -= 8;
+    }
+#endif
+  while (count >= 4)
+    {
+#ifdef CLIB_HAVE_VEC256
+      u64x4 b0 = u32x4_extend_to_u64x4 (u32x4_load_unaligned (bi));
+      /* shift and add to get vlib_buffer_t pointer */
+      u64x4_store_unaligned ((b0 << CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES) + off, b);
+#elif defined (CLIB_HAVE_VEC128)
+      u64x2 off = u64x2_splat (buffer_mem_start + offset);
+      u32x4 bi4 = u32x4_load_unaligned (bi);
+      u64x2 b0 = u32x4_extend_to_u64x2 ((u32x4) bi4);
+#if defined (__aarch64__)
+      u64x2 b1 = u32x4_extend_to_u64x2_high ((u32x4) bi4);
+#else
+      bi4 = u32x4_shuffle (bi4, 2, 3, 0, 1);
+      u64x2 b1 = u32x4_extend_to_u64x2 ((u32x4) bi4);
+#endif
+      u64x2_store_unaligned ((b0 << CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES) + off, b);
+      u64x2_store_unaligned ((b1 << CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES) + off, b + 2);
+#else
+      b[0] = vlib_buffer_ptr_from_index (buffer_mem_start, bi[0], offset);
+      b[1] = vlib_buffer_ptr_from_index (buffer_mem_start, bi[1], offset);
+      b[2] = vlib_buffer_ptr_from_index (buffer_mem_start, bi[2], offset);
+      b[3] = vlib_buffer_ptr_from_index (buffer_mem_start, bi[3], offset);
+#endif
+      b += 4;
+      bi += 4;
+      count -= 4;
+    }
+  while (count)
+    {
+      b[0] = vlib_buffer_ptr_from_index (buffer_mem_start, bi[0], offset);
+      b += 1;
+      bi += 1;
+      count -= 1;
+    }
+}
+
+/** \brief Translate array of buffer indices into buffer pointers
 
-  return uword_to_pointer (bm->buffer_mem_start + offset, void *);
+    @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
+    @param bi - (u32 *) array of buffer indices
+    @param b - (vlib_buffer_t **) array to store buffer pointers
+    @param count - (uword) number of elements
+*/
+
+static_always_inline void
+vlib_get_buffers (vlib_main_t * vm, u32 * bi, vlib_buffer_t ** b, int count)
+{
+  vlib_get_buffers_with_offset (vm, bi, (void **) b, count, 0);
 }
 
 /** \brief Translate buffer pointer into buffer index
@@ -81,6 +300,82 @@ vlib_get_buffer_index (vlib_main_t * vm, void *p)
   return offset >> CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES;
 }
 
+/** \brief Translate array of buffer pointers into buffer indices with offset
+
+    @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
+    @param b - (void **) array of buffer pointers
+    @param bi - (u32 *) array to store buffer indices
+    @param count - (uword) number of elements
+    @param offset - (i32) offset applied to each pointer
+*/
+static_always_inline void
+vlib_get_buffer_indices_with_offset (vlib_main_t * vm, void **b, u32 * bi,
+                                    uword count, i32 offset)
+{
+#ifdef CLIB_HAVE_VEC256
+  u32x8 mask = { 0, 2, 4, 6, 1, 3, 5, 7 };
+  u64x4 off4 = u64x4_splat (vm->buffer_main->buffer_mem_start - offset);
+
+  while (count >= 8)
+    {
+      /* load 4 pointers into 256-bit register */
+      u64x4 v0 = u64x4_load_unaligned (b);
+      u64x4 v1 = u64x4_load_unaligned (b + 4);
+      u32x8 v2, v3;
+
+      v0 -= off4;
+      v1 -= off4;
+
+      v0 >>= CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES;
+      v1 >>= CLIB_LOG2_CACHE_LINE_BYTES;
+
+      /* permute 256-bit register so lower u32s of each buffer index are
+       * placed into lower 128-bits */
+      v2 = u32x8_permute ((u32x8) v0, mask);
+      v3 = u32x8_permute ((u32x8) v1, mask);
+
+      /* extract lower 128-bits and save them to the array of buffer indices */
+      u32x4_store_unaligned (u32x8_extract_lo (v2), bi);
+      u32x4_store_unaligned (u32x8_extract_lo (v3), bi + 4);
+      bi += 8;
+      b += 8;
+      count -= 8;
+    }
+#endif
+  while (count >= 4)
+    {
+      /* equivalent non-nector implementation */
+      bi[0] = vlib_get_buffer_index (vm, ((u8 *) b[0]) + offset);
+      bi[1] = vlib_get_buffer_index (vm, ((u8 *) b[1]) + offset);
+      bi[2] = vlib_get_buffer_index (vm, ((u8 *) b[2]) + offset);
+      bi[3] = vlib_get_buffer_index (vm, ((u8 *) b[3]) + offset);
+      bi += 4;
+      b += 4;
+      count -= 4;
+    }
+  while (count)
+    {
+      bi[0] = vlib_get_buffer_index (vm, ((u8 *) b[0]) + offset);
+      bi += 1;
+      b += 1;
+      count -= 1;
+    }
+}
+
+/** \brief Translate array of buffer pointers into buffer indices
+
+    @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
+    @param b - (vlib_buffer_t **) array of buffer pointers
+    @param bi - (u32 *) array to store buffer indices
+    @param count - (uword) number of elements
+*/
+static_always_inline void
+vlib_get_buffer_indices (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t ** b, u32 * bi,
+                        uword count)
+{
+  vlib_get_buffer_indices_with_offset (vm, (void **) b, bi, count, 0);
+}
+
 /** \brief Get next buffer in buffer linklist, or zero for end of list.
 
     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
@@ -148,7 +443,7 @@ vlib_buffer_contents (vlib_main_t * vm, u32 buffer_index, u8 * contents)
     {
       b = vlib_get_buffer (vm, buffer_index);
       l = b->current_length;
-      clib_memcpy (contents + content_len, b->data + b->current_data, l);
+      clib_memcpy_fast (contents + content_len, b->data + b->current_data, l);
       content_len += l;
       if (!(b->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT))
        break;
@@ -158,16 +453,16 @@ vlib_buffer_contents (vlib_main_t * vm, u32 buffer_index, u8 * contents)
   return content_len;
 }
 
-/* Return physical address of buffer->data start. */
-always_inline u64
-vlib_get_buffer_data_physical_address (vlib_main_t * vm, u32 buffer_index)
+always_inline uword
+vlib_buffer_get_pa (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b)
 {
-  vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
-  vlib_buffer_t *b = vlib_get_buffer (vm, buffer_index);
-  vlib_buffer_pool_t *pool = vec_elt_at_index (bm->buffer_pools,
-                                              b->buffer_pool_index);
+  return vlib_physmem_get_pa (vm, b->data);
+}
 
-  return vlib_physmem_virtual_to_physical (vm, pool->physmem_region, b->data);
+always_inline uword
+vlib_buffer_get_current_pa (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b)
+{
+  return vlib_buffer_get_pa (vm, b) + b->current_data;
 }
 
 /** \brief Prefetch buffer metadata by buffer index
@@ -184,28 +479,6 @@ vlib_get_buffer_data_physical_address (vlib_main_t * vm, u32 buffer_index)
     vlib_prefetch_buffer_header (_b, type);            \
   } while (0)
 
-#if 0
-/* Iterate over known allocated vlib bufs. You probably do not want
- * to do this!
- @param vm      the vlib_main_t
- @param bi      found allocated buffer index
- @param body    operation to perform on buffer index
- function executes body for each allocated buffer index
- */
-#define vlib_buffer_foreach_allocated(vm,bi,body)                \
-do {                                                             \
-  vlib_main_t * _vmain = (vm);                                   \
-  vlib_buffer_main_t * _bmain = &_vmain->buffer_main;            \
-  hash_pair_t * _vbpair;                                         \
-  hash_foreach_pair(_vbpair, _bmain->buffer_known_hash, ({       \
-    if (VLIB_BUFFER_KNOWN_ALLOCATED == _vbpair->value[0]) {      \
-      (bi) = _vbpair->key;                                       \
-      body;                                                      \
-    }                                                            \
-  }));                                                           \
-} while (0)
-#endif
-
 typedef enum
 {
   /* Index is unknown. */
@@ -222,9 +495,9 @@ void vlib_buffer_validate_alloc_free (vlib_main_t * vm, u32 * buffers,
                                      expected_state);
 
 always_inline vlib_buffer_known_state_t
-vlib_buffer_is_known (u32 buffer_index)
+vlib_buffer_is_known (vlib_main_t * vm, u32 buffer_index)
 {
-  vlib_buffer_main_t *bm = vlib_global_main.buffer_main;
+  vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
 
   clib_spinlock_lock (&bm->buffer_known_hash_lockp);
   uword *p = hash_get (bm->buffer_known_hash, buffer_index);
@@ -232,47 +505,55 @@ vlib_buffer_is_known (u32 buffer_index)
   return p ? p[0] : VLIB_BUFFER_UNKNOWN;
 }
 
-always_inline void
-vlib_buffer_set_known_state (u32 buffer_index,
-                            vlib_buffer_known_state_t state)
-{
-  vlib_buffer_main_t *bm = vlib_global_main.buffer_main;
-
-  clib_spinlock_lock (&bm->buffer_known_hash_lockp);
-  hash_set (bm->buffer_known_hash, buffer_index, state);
-  clib_spinlock_unlock (&bm->buffer_known_hash_lockp);
-}
-
 /* Validates sanity of a single buffer.
    Returns format'ed vector with error message if any. */
 u8 *vlib_validate_buffer (vlib_main_t * vm, u32 buffer_index,
                          uword follow_chain);
 
-always_inline u32
-vlib_buffer_round_size (u32 size)
-{
-  return round_pow2 (size, sizeof (vlib_buffer_t));
-}
+u8 *vlib_validate_buffers (vlib_main_t * vm,
+                          u32 * buffers,
+                          uword next_buffer_stride,
+                          uword n_buffers,
+                          vlib_buffer_known_state_t known_state,
+                          uword follow_buffer_next);
 
-always_inline u32
-vlib_buffer_get_free_list_index (vlib_buffer_t * b)
+static_always_inline vlib_buffer_pool_t *
+vlib_get_buffer_pool (vlib_main_t * vm, u8 buffer_pool_index)
 {
-  return b->flags & VLIB_BUFFER_FREE_LIST_INDEX_MASK;
+  vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
+  return vec_elt_at_index (bm->buffer_pools, buffer_pool_index);
 }
 
-always_inline void
-vlib_buffer_set_free_list_index (vlib_buffer_t * b, u32 index)
+static_always_inline uword
+vlib_buffer_pool_get (vlib_main_t * vm, u8 buffer_pool_index, u32 * buffers,
+                     u32 n_buffers)
 {
-  /* if there is an need for more free lists we should consider
-     storig data in the 2nd cacheline */
-  ASSERT (VLIB_BUFFER_FREE_LIST_INDEX_MASK & 1);
-  ASSERT (index <= VLIB_BUFFER_FREE_LIST_INDEX_MASK);
+  vlib_buffer_pool_t *bp = vlib_get_buffer_pool (vm, buffer_pool_index);
+  u32 len;
 
-  b->flags &= ~VLIB_BUFFER_FREE_LIST_INDEX_MASK;
-  b->flags |= index & VLIB_BUFFER_FREE_LIST_INDEX_MASK;
+  ASSERT (bp->buffers);
+
+  clib_spinlock_lock (&bp->lock);
+  len = bp->n_avail;
+  if (PREDICT_TRUE (n_buffers < len))
+    {
+      len -= n_buffers;
+      vlib_buffer_copy_indices (buffers, bp->buffers + len, n_buffers);
+      bp->n_avail = len;
+      clib_spinlock_unlock (&bp->lock);
+      return n_buffers;
+    }
+  else
+    {
+      vlib_buffer_copy_indices (buffers, bp->buffers, len);
+      bp->n_avail = 0;
+      clib_spinlock_unlock (&bp->lock);
+      return len;
+    }
 }
 
-/** \brief Allocate buffers from specific freelist into supplied array
+
+/** \brief Allocate buffers from specific pool into supplied array
 
     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
     @param buffers - (u32 * ) buffer index array
@@ -280,55 +561,98 @@ vlib_buffer_set_free_list_index (vlib_buffer_t * b, u32 index)
     @return - (u32) number of buffers actually allocated, may be
     less than the number requested or zero
 */
+
 always_inline u32
-vlib_buffer_alloc_from_free_list (vlib_main_t * vm,
-                                 u32 * buffers,
-                                 u32 n_buffers, u32 free_list_index)
+vlib_buffer_alloc_from_pool (vlib_main_t * vm, u32 * buffers, u32 n_buffers,
+                            u8 buffer_pool_index)
 {
   vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
-  vlib_buffer_free_list_t *fl;
-  u32 *src;
-  uword len;
+  vlib_buffer_pool_t *bp;
+  vlib_buffer_pool_thread_t *bpt;
+  u32 *src, *dst, len, n_left;
+
+  bp = vec_elt_at_index (bm->buffer_pools, buffer_pool_index);
+  bpt = vec_elt_at_index (bp->threads, vm->thread_index);
 
-  ASSERT (bm->cb.vlib_buffer_fill_free_list_cb);
+  dst = buffers;
+  n_left = n_buffers;
+  len = bpt->n_cached;
 
-  fl = pool_elt_at_index (bm->buffer_free_list_pool, free_list_index);
+  /* per-thread cache contains enough buffers */
+  if (len >= n_buffers)
+    {
+      src = bpt->cached_buffers + len - n_buffers;
+      vlib_buffer_copy_indices (dst, src, n_buffers);
+      bpt->n_cached -= n_buffers;
 
-  len = vec_len (fl->buffers);
+      if (CLIB_DEBUG > 0)
+       vlib_buffer_validate_alloc_free (vm, buffers, n_buffers,
+                                        VLIB_BUFFER_KNOWN_FREE);
+      return n_buffers;
+    }
 
-  if (PREDICT_FALSE (len < n_buffers))
+  /* alloc bigger than cache - take buffers directly from main pool */
+  if (n_buffers >= VLIB_BUFFER_POOL_PER_THREAD_CACHE_SZ)
     {
-      bm->cb.vlib_buffer_fill_free_list_cb (vm, fl, n_buffers);
-      len = vec_len (fl->buffers);
+      n_buffers = vlib_buffer_pool_get (vm, buffer_pool_index, buffers,
+                                       n_buffers);
 
-      /* even if fill free list didn't manage to refill free list
-         we should give what we have */
-      n_buffers = clib_min (len, n_buffers);
+      if (CLIB_DEBUG > 0)
+       vlib_buffer_validate_alloc_free (vm, buffers, n_buffers,
+                                        VLIB_BUFFER_KNOWN_FREE);
+      return n_buffers;
+    }
 
-      /* following code is intentionaly duplicated to allow compiler
-         to optimize fast path when n_buffers is constant value */
-      src = fl->buffers + len - n_buffers;
-      clib_memcpy (buffers, src, n_buffers * sizeof (u32));
-      _vec_len (fl->buffers) -= n_buffers;
+  /* take everything available in the cache */
+  if (len)
+    {
+      vlib_buffer_copy_indices (dst, bpt->cached_buffers, len);
+      bpt->n_cached = 0;
+      dst += len;
+      n_left -= len;
+    }
 
-      /* Verify that buffers are known free. */
-      vlib_buffer_validate_alloc_free (vm, buffers, n_buffers,
-                                      VLIB_BUFFER_KNOWN_FREE);
+  len = round_pow2 (n_left, 32);
+  len = vlib_buffer_pool_get (vm, buffer_pool_index, bpt->cached_buffers,
+                             len);
+  bpt->n_cached = len;
 
-      return n_buffers;
+  if (len)
+    {
+      u32 n_copy = clib_min (len, n_left);
+      src = bpt->cached_buffers + len - n_copy;
+      vlib_buffer_copy_indices (dst, src, n_copy);
+      bpt->n_cached -= n_copy;
+      n_left -= n_copy;
     }
 
-  src = fl->buffers + len - n_buffers;
-  clib_memcpy (buffers, src, n_buffers * sizeof (u32));
-  _vec_len (fl->buffers) -= n_buffers;
+  n_buffers -= n_left;
 
   /* Verify that buffers are known free. */
-  vlib_buffer_validate_alloc_free (vm, buffers, n_buffers,
-                                  VLIB_BUFFER_KNOWN_FREE);
+  if (CLIB_DEBUG > 0)
+    vlib_buffer_validate_alloc_free (vm, buffers, n_buffers,
+                                    VLIB_BUFFER_KNOWN_FREE);
 
   return n_buffers;
 }
 
+/** \brief Allocate buffers from specific numa node into supplied array
+
+    @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
+    @param buffers - (u32 * ) buffer index array
+    @param n_buffers - (u32) number of buffers requested
+    @param numa_node - (u32) numa node
+    @return - (u32) number of buffers actually allocated, may be
+    less than the number requested or zero
+*/
+always_inline u32
+vlib_buffer_alloc_on_numa (vlib_main_t * vm, u32 * buffers, u32 n_buffers,
+                          u32 numa_node)
+{
+  u8 index = vlib_buffer_pool_get_default_for_numa (vm, numa_node);
+  return vlib_buffer_alloc_from_pool (vm, buffers, n_buffers, index);
+}
+
 /** \brief Allocate buffers into supplied array
 
     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
@@ -337,11 +661,11 @@ vlib_buffer_alloc_from_free_list (vlib_main_t * vm,
     @return - (u32) number of buffers actually allocated, may be
     less than the number requested or zero
 */
+
 always_inline u32
 vlib_buffer_alloc (vlib_main_t * vm, u32 * buffers, u32 n_buffers)
 {
-  return vlib_buffer_alloc_from_free_list (vm, buffers, n_buffers,
-                                          VLIB_BUFFER_DEFAULT_FREE_LIST_INDEX);
+  return vlib_buffer_alloc_on_numa (vm, buffers, n_buffers, vm->numa_node);
 }
 
 /** \brief Allocate buffers into ring
@@ -373,6 +697,223 @@ vlib_buffer_alloc_to_ring (vlib_main_t * vm, u32 * ring, u32 start,
   return n_alloc;
 }
 
+/** \brief Allocate buffers into ring from specific buffer pool
+
+    @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
+    @param buffers - (u32 * ) buffer index ring
+    @param start - (u32) first slot in the ring
+    @param ring_size - (u32) ring size
+    @param n_buffers - (u32) number of buffers requested
+    @return - (u32) number of buffers actually allocated, may be
+    less than the number requested or zero
+*/
+always_inline u32
+vlib_buffer_alloc_to_ring_from_pool (vlib_main_t * vm, u32 * ring, u32 start,
+                                    u32 ring_size, u32 n_buffers,
+                                    u8 buffer_pool_index)
+{
+  u32 n_alloc;
+
+  ASSERT (n_buffers <= ring_size);
+
+  if (PREDICT_TRUE (start + n_buffers <= ring_size))
+    return vlib_buffer_alloc_from_pool (vm, ring + start, n_buffers,
+                                       buffer_pool_index);
+
+  n_alloc = vlib_buffer_alloc_from_pool (vm, ring + start, ring_size - start,
+                                        buffer_pool_index);
+
+  if (PREDICT_TRUE (n_alloc == ring_size - start))
+    n_alloc += vlib_buffer_alloc_from_pool (vm, ring, n_buffers - n_alloc,
+                                           buffer_pool_index);
+
+  return n_alloc;
+}
+
+static_always_inline void
+vlib_buffer_pool_put (vlib_main_t * vm, u8 buffer_pool_index,
+                     u32 * buffers, u32 n_buffers)
+{
+  vlib_buffer_pool_t *bp = vlib_get_buffer_pool (vm, buffer_pool_index);
+  vlib_buffer_pool_thread_t *bpt = vec_elt_at_index (bp->threads,
+                                                    vm->thread_index);
+  u32 n_cached, n_empty;
+
+  if (CLIB_DEBUG > 0)
+    vlib_buffer_validate_alloc_free (vm, buffers, n_buffers,
+                                    VLIB_BUFFER_KNOWN_ALLOCATED);
+
+  n_cached = bpt->n_cached;
+  n_empty = VLIB_BUFFER_POOL_PER_THREAD_CACHE_SZ - n_cached;
+  if (n_buffers <= n_empty)
+    {
+      vlib_buffer_copy_indices (bpt->cached_buffers + n_cached,
+                               buffers, n_buffers);
+      bpt->n_cached = n_cached + n_buffers;
+      return;
+    }
+
+  vlib_buffer_copy_indices (bpt->cached_buffers + n_cached,
+                           buffers + n_buffers - n_empty, n_empty);
+  bpt->n_cached = VLIB_BUFFER_POOL_PER_THREAD_CACHE_SZ;
+
+  clib_spinlock_lock (&bp->lock);
+  vlib_buffer_copy_indices (bp->buffers + bp->n_avail, buffers,
+                           n_buffers - n_empty);
+  bp->n_avail += n_buffers - n_empty;
+  clib_spinlock_unlock (&bp->lock);
+}
+
+static_always_inline void
+vlib_buffer_free_inline (vlib_main_t * vm, u32 * buffers, u32 n_buffers,
+                        int maybe_next)
+{
+  const int queue_size = 128;
+  vlib_buffer_pool_t *bp = 0;
+  u8 buffer_pool_index = ~0;
+  u32 n_queue = 0, queue[queue_size + 4];
+  vlib_buffer_t bt = { };
+#if defined(CLIB_HAVE_VEC128)
+  vlib_buffer_t bpi_mask = {.buffer_pool_index = ~0 };
+  vlib_buffer_t bpi_vec = {.buffer_pool_index = ~0 };
+  vlib_buffer_t flags_refs_mask = {
+    .flags = VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT,
+    .ref_count = ~1
+  };
+#endif
+
+  while (n_buffers)
+    {
+      vlib_buffer_t *b[8];
+      u32 bi, sum = 0, flags, next;
+
+      if (n_buffers < 12)
+       goto one_by_one;
+
+      vlib_get_buffers (vm, buffers, b, 4);
+      vlib_get_buffers (vm, buffers + 8, b + 4, 4);
+
+      vlib_prefetch_buffer_header (b[4], LOAD);
+      vlib_prefetch_buffer_header (b[5], LOAD);
+      vlib_prefetch_buffer_header (b[6], LOAD);
+      vlib_prefetch_buffer_header (b[7], LOAD);
+
+#if defined(CLIB_HAVE_VEC128)
+      u8x16 p0, p1, p2, p3, r;
+      p0 = u8x16_load_unaligned (b[0]);
+      p1 = u8x16_load_unaligned (b[1]);
+      p2 = u8x16_load_unaligned (b[2]);
+      p3 = u8x16_load_unaligned (b[3]);
+
+      r = p0 ^ bpi_vec.as_u8x16[0];
+      r |= p1 ^ bpi_vec.as_u8x16[0];
+      r |= p2 ^ bpi_vec.as_u8x16[0];
+      r |= p3 ^ bpi_vec.as_u8x16[0];
+      r &= bpi_mask.as_u8x16[0];
+      r |= (p0 | p1 | p2 | p3) & flags_refs_mask.as_u8x16[0];
+
+      sum = !u8x16_is_all_zero (r);
+#else
+      sum |= b[0]->flags;
+      sum |= b[1]->flags;
+      sum |= b[2]->flags;
+      sum |= b[3]->flags;
+      sum &= VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
+      sum += b[0]->ref_count - 1;
+      sum += b[1]->ref_count - 1;
+      sum += b[2]->ref_count - 1;
+      sum += b[3]->ref_count - 1;
+      sum |= b[0]->buffer_pool_index ^ buffer_pool_index;
+      sum |= b[1]->buffer_pool_index ^ buffer_pool_index;
+      sum |= b[2]->buffer_pool_index ^ buffer_pool_index;
+      sum |= b[3]->buffer_pool_index ^ buffer_pool_index;
+#endif
+
+      if (sum)
+       goto one_by_one;
+
+      vlib_buffer_copy_indices (queue + n_queue, buffers, 4);
+      vlib_buffer_copy_template (b[0], &bt);
+      vlib_buffer_copy_template (b[1], &bt);
+      vlib_buffer_copy_template (b[2], &bt);
+      vlib_buffer_copy_template (b[3], &bt);
+      n_queue += 4;
+
+      vlib_buffer_validate (vm, b[0]);
+      vlib_buffer_validate (vm, b[1]);
+      vlib_buffer_validate (vm, b[2]);
+      vlib_buffer_validate (vm, b[3]);
+
+      VLIB_BUFFER_TRACE_TRAJECTORY_INIT (b[0]);
+      VLIB_BUFFER_TRACE_TRAJECTORY_INIT (b[1]);
+      VLIB_BUFFER_TRACE_TRAJECTORY_INIT (b[2]);
+      VLIB_BUFFER_TRACE_TRAJECTORY_INIT (b[3]);
+
+      if (n_queue >= queue_size)
+       {
+         vlib_buffer_pool_put (vm, buffer_pool_index, queue, n_queue);
+         n_queue = 0;
+       }
+      buffers += 4;
+      n_buffers -= 4;
+      continue;
+
+    one_by_one:
+      bi = buffers[0];
+
+    next_in_chain:
+      b[0] = vlib_get_buffer (vm, bi);
+      flags = b[0]->flags;
+      next = b[0]->next_buffer;
+
+      if (PREDICT_FALSE (buffer_pool_index != b[0]->buffer_pool_index))
+       {
+
+         if (n_queue)
+           {
+             vlib_buffer_pool_put (vm, buffer_pool_index, queue, n_queue);
+             n_queue = 0;
+           }
+
+         buffer_pool_index = b[0]->buffer_pool_index;
+#if defined(CLIB_HAVE_VEC128)
+         bpi_vec.buffer_pool_index = buffer_pool_index;
+#endif
+         bp = vlib_get_buffer_pool (vm, buffer_pool_index);
+         vlib_buffer_copy_template (&bt, &bp->buffer_template);
+       }
+
+      vlib_buffer_validate (vm, b[0]);
+
+      VLIB_BUFFER_TRACE_TRAJECTORY_INIT (b[0]);
+
+      if (clib_atomic_sub_fetch (&b[0]->ref_count, 1) == 0)
+       {
+         vlib_buffer_copy_template (b[0], &bt);
+         queue[n_queue++] = bi;
+       }
+
+      if (n_queue == queue_size)
+       {
+         vlib_buffer_pool_put (vm, buffer_pool_index, queue, queue_size);
+         n_queue = 0;
+       }
+
+      if (maybe_next && (flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT))
+       {
+         bi = next;
+         goto next_in_chain;
+       }
+
+      buffers++;
+      n_buffers--;
+    }
+
+  if (n_queue)
+    vlib_buffer_pool_put (vm, buffer_pool_index, queue, n_queue);
+}
+
+
 /** \brief Free buffers
     Frees the entire buffer chain for each buffer
 
@@ -388,11 +929,7 @@ vlib_buffer_free (vlib_main_t * vm,
                  /* number of buffers to free */
                  u32 n_buffers)
 {
-  vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
-
-  ASSERT (bm->cb.vlib_buffer_free_cb);
-
-  return bm->cb.vlib_buffer_free_cb (vm, buffers, n_buffers);
+  vlib_buffer_free_inline (vm, buffers, n_buffers, /* maybe next */ 1);
 }
 
 /** \brief Free buffers, does not free the buffer chain for each buffer
@@ -409,11 +946,7 @@ vlib_buffer_free_no_next (vlib_main_t * vm,
                          /* number of buffers to free */
                          u32 n_buffers)
 {
-  vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
-
-  ASSERT (bm->cb.vlib_buffer_free_no_next_cb);
-
-  return bm->cb.vlib_buffer_free_no_next_cb (vm, buffers, n_buffers);
+  vlib_buffer_free_inline (vm, buffers, n_buffers, /* maybe next */ 0);
 }
 
 /** \brief Free one buffer
@@ -425,108 +958,67 @@ vlib_buffer_free_no_next (vlib_main_t * vm,
 always_inline void
 vlib_buffer_free_one (vlib_main_t * vm, u32 buffer_index)
 {
-  vlib_buffer_free (vm, &buffer_index, /* n_buffers */ 1);
-}
-
-/* Add/delete buffer free lists. */
-u32 vlib_buffer_create_free_list (vlib_main_t * vm, u32 n_data_bytes,
-                                 char *fmt, ...);
-always_inline void
-vlib_buffer_delete_free_list (vlib_main_t * vm, u32 free_list_index)
-{
-  vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
-
-  ASSERT (bm->cb.vlib_buffer_delete_free_list_cb);
-
-  bm->cb.vlib_buffer_delete_free_list_cb (vm, free_list_index);
-}
-
-/* Find already existing public free list with given size or create one. */
-u32 vlib_buffer_get_or_create_free_list (vlib_main_t * vm, u32 n_data_bytes,
-                                        char *fmt, ...);
-
-/* Merge two free lists */
-void vlib_buffer_merge_free_lists (vlib_buffer_free_list_t * dst,
-                                  vlib_buffer_free_list_t * src);
-
-/* Make sure we have at least given number of unaligned buffers. */
-void vlib_buffer_free_list_fill_unaligned (vlib_main_t * vm,
-                                          vlib_buffer_free_list_t *
-                                          free_list,
-                                          uword n_unaligned_buffers);
-
-always_inline u32
-vlib_buffer_get_free_list_with_size (vlib_main_t * vm, u32 size)
-{
-  vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
-
-  size = vlib_buffer_round_size (size);
-  uword *p = hash_get (bm->free_list_by_size, size);
-  return p ? p[0] : ~0;
+  vlib_buffer_free_inline (vm, &buffer_index, 1, /* maybe next */ 1);
 }
 
-always_inline vlib_buffer_free_list_t *
-vlib_buffer_get_buffer_free_list (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b,
-                                 u32 * index)
-{
-  vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
-  u32 i;
+/** \brief Free buffers from ring
 
-  *index = i = vlib_buffer_get_free_list_index (b);
-  return pool_elt_at_index (bm->buffer_free_list_pool, i);
-}
-
-always_inline vlib_buffer_free_list_t *
-vlib_buffer_get_free_list (vlib_main_t * vm, u32 free_list_index)
+    @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
+    @param buffers - (u32 * ) buffer index ring
+    @param start - (u32) first slot in the ring
+    @param ring_size - (u32) ring size
+    @param n_buffers - (u32) number of buffers
+*/
+always_inline void
+vlib_buffer_free_from_ring (vlib_main_t * vm, u32 * ring, u32 start,
+                           u32 ring_size, u32 n_buffers)
 {
-  vlib_buffer_main_t *bm = vm->buffer_main;
-  vlib_buffer_free_list_t *f;
-
-  f = pool_elt_at_index (bm->buffer_free_list_pool, free_list_index);
-
-  /* Sanity: indices must match. */
-  ASSERT (f->index == free_list_index);
-
-  return f;
-}
+  ASSERT (n_buffers <= ring_size);
 
-always_inline u32
-vlib_buffer_free_list_buffer_size (vlib_main_t * vm, u32 free_list_index)
-{
-  vlib_buffer_free_list_t *f =
-    vlib_buffer_get_free_list (vm, free_list_index);
-  return f->n_data_bytes;
+  if (PREDICT_TRUE (start + n_buffers <= ring_size))
+    {
+      vlib_buffer_free (vm, ring + start, n_buffers);
+    }
+  else
+    {
+      vlib_buffer_free (vm, ring + start, ring_size - start);
+      vlib_buffer_free (vm, ring, n_buffers - (ring_size - start));
+    }
 }
 
-void vlib_aligned_memcpy (void *_dst, void *_src, int n_bytes);
+/** \brief Free buffers from ring without freeing tail buffers
 
-/* Reasonably fast buffer copy routine. */
+    @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
+    @param buffers - (u32 * ) buffer index ring
+    @param start - (u32) first slot in the ring
+    @param ring_size - (u32) ring size
+    @param n_buffers - (u32) number of buffers
+*/
 always_inline void
-vlib_copy_buffers (u32 * dst, u32 * src, u32 n)
+vlib_buffer_free_from_ring_no_next (vlib_main_t * vm, u32 * ring, u32 start,
+                                   u32 ring_size, u32 n_buffers)
 {
-  while (n >= 4)
+  ASSERT (n_buffers <= ring_size);
+
+  if (PREDICT_TRUE (start + n_buffers <= ring_size))
     {
-      dst[0] = src[0];
-      dst[1] = src[1];
-      dst[2] = src[2];
-      dst[3] = src[3];
-      dst += 4;
-      src += 4;
-      n -= 4;
+      vlib_buffer_free_no_next (vm, ring + start, n_buffers);
     }
-  while (n > 0)
+  else
     {
-      dst[0] = src[0];
-      dst += 1;
-      src += 1;
-      n -= 1;
+      vlib_buffer_free_no_next (vm, ring + start, ring_size - start);
+      vlib_buffer_free_no_next (vm, ring, n_buffers - (ring_size - start));
     }
 }
 
 /* Append given data to end of buffer, possibly allocating new buffers. */
-u32 vlib_buffer_add_data (vlib_main_t * vm,
-                         u32 free_list_index,
-                         u32 buffer_index, void *data, u32 n_data_bytes);
+int vlib_buffer_add_data (vlib_main_t * vm, u32 * buffer_index, void *data,
+                         u32 n_data_bytes);
+
+/* Define vlib_buffer and vnet_buffer flags bits preserved for copy/clone */
+#define VLIB_BUFFER_COPY_CLONE_FLAGS_MASK                      \
+  (VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT | VLIB_BUFFER_TOTAL_LENGTH_VALID | \
+   VLIB_BUFFER_IS_TRACED | ~VLIB_BUFFER_FLAGS_ALL)
 
 /* duplicate all buffers in chain */
 always_inline vlib_buffer_t *
@@ -534,7 +1026,7 @@ vlib_buffer_copy (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b)
 {
   vlib_buffer_t *s, *d, *fd;
   uword n_alloc, n_buffers = 1;
-  u32 flag_mask = VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT | VLIB_BUFFER_TOTAL_LENGTH_VALID;
+  u32 flag_mask = VLIB_BUFFER_COPY_CLONE_FLAGS_MASK;
   int i;
 
   s = b;
@@ -561,11 +1053,13 @@ vlib_buffer_copy (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b)
   d->current_data = s->current_data;
   d->current_length = s->current_length;
   d->flags = s->flags & flag_mask;
+  d->trace_handle = s->trace_handle;
   d->total_length_not_including_first_buffer =
     s->total_length_not_including_first_buffer;
-  clib_memcpy (d->opaque, s->opaque, sizeof (s->opaque));
-  clib_memcpy (vlib_buffer_get_current (d),
-              vlib_buffer_get_current (s), s->current_length);
+  clib_memcpy_fast (d->opaque, s->opaque, sizeof (s->opaque));
+  clib_memcpy_fast (d->opaque2, s->opaque2, sizeof (s->opaque2));
+  clib_memcpy_fast (vlib_buffer_get_current (d),
+                   vlib_buffer_get_current (s), s->current_length);
 
   /* next segments */
   for (i = 1; i < n_buffers; i++)
@@ -577,39 +1071,94 @@ vlib_buffer_copy (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b)
       d = vlib_get_buffer (vm, new_buffers[i]);
       d->current_data = s->current_data;
       d->current_length = s->current_length;
-      clib_memcpy (vlib_buffer_get_current (d),
-                  vlib_buffer_get_current (s), s->current_length);
+      clib_memcpy_fast (vlib_buffer_get_current (d),
+                       vlib_buffer_get_current (s), s->current_length);
       d->flags = s->flags & flag_mask;
     }
 
   return fd;
 }
 
-/** \brief Create multiple clones of buffer and store them in the supplied array
+/* duplicate first buffer in chain */
+always_inline vlib_buffer_t *
+vlib_buffer_copy_no_chain (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b, u32 * di)
+{
+  vlib_buffer_t *d;
+
+  if ((vlib_buffer_alloc (vm, di, 1)) != 1)
+    return 0;
+
+  d = vlib_get_buffer (vm, *di);
+  /* 1st segment */
+  d->current_data = b->current_data;
+  d->current_length = b->current_length;
+  clib_memcpy_fast (d->opaque, b->opaque, sizeof (b->opaque));
+  clib_memcpy_fast (d->opaque2, b->opaque2, sizeof (b->opaque2));
+  clib_memcpy_fast (vlib_buffer_get_current (d),
+                   vlib_buffer_get_current (b), b->current_length);
+
+  return d;
+}
+
+/*  \brief Move packet from current position to offset position in buffer.
+    Only work for small packet using one buffer with room to fit the move
+    @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
+    @param b -  (vlib_buffer_t *) pointer to buffer
+    @param offset - (i16) position to move the packet in buffer
+ */
+always_inline void
+vlib_buffer_move (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b, i16 offset)
+{
+  ASSERT ((b->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT) == 0);
+  ASSERT (offset + VLIB_BUFFER_PRE_DATA_SIZE >= 0);
+  ASSERT (offset + b->current_length <
+         vlib_buffer_get_default_data_size (vm));
+
+  u8 *source = vlib_buffer_get_current (b);
+  b->current_data = offset;
+  u8 *destination = vlib_buffer_get_current (b);
+  u16 length = b->current_length;
+
+  if (source + length <= destination)  /* no overlap */
+    clib_memcpy_fast (destination, source, length);
+  else
+    memmove (destination, source, length);
+}
+
+/** \brief Create a maximum of 256 clones of buffer and store them
+    in the supplied array
 
     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
     @param src_buffer - (u32) source buffer index
     @param buffers - (u32 * ) buffer index array
-    @param n_buffers - (u8) number of buffer clones requested
+    @param n_buffers - (u16) number of buffer clones requested (<=256)
     @param head_end_offset - (u16) offset relative to current position
            where packet head ends
-    @return - (u8) number of buffers actually cloned, may be
+    @param offset - (i16) copy packet head at current position if 0,
+           else at offset position to change headroom space as specified
+    @return - (u16) number of buffers actually cloned, may be
     less than the number requested or zero
 */
-
-always_inline u8
-vlib_buffer_clone (vlib_main_t * vm, u32 src_buffer, u32 * buffers,
-                  u8 n_buffers, u16 head_end_offset)
+always_inline u16
+vlib_buffer_clone_256 (vlib_main_t * vm, u32 src_buffer, u32 * buffers,
+                      u16 n_buffers, u16 head_end_offset, i16 offset)
 {
-  u8 i;
+  u16 i;
   vlib_buffer_t *s = vlib_get_buffer (vm, src_buffer);
 
-  ASSERT (s->n_add_refs == 0);
+  ASSERT (s->ref_count == 1);
   ASSERT (n_buffers);
+  ASSERT (n_buffers <= 256);
+  ASSERT (offset + VLIB_BUFFER_PRE_DATA_SIZE >= 0);
+  ASSERT ((offset + head_end_offset) <
+         vlib_buffer_get_default_data_size (vm));
 
   if (s->current_length <= head_end_offset + CLIB_CACHE_LINE_BYTES * 2)
     {
       buffers[0] = src_buffer;
+      if (offset)
+       vlib_buffer_move (vm, s, offset);
+
       for (i = 1; i < n_buffers; i++)
        {
          vlib_buffer_t *d;
@@ -622,43 +1171,111 @@ vlib_buffer_clone (vlib_main_t * vm, u32 src_buffer, u32 * buffers,
       return n_buffers;
     }
 
-  n_buffers = vlib_buffer_alloc_from_free_list (vm, buffers, n_buffers,
-                                               vlib_buffer_get_free_list_index
-                                               (s));
-  if (PREDICT_FALSE (n_buffers == 0))
+  if (PREDICT_FALSE ((n_buffers == 1) && (offset == 0)))
     {
       buffers[0] = src_buffer;
       return 1;
     }
 
+  n_buffers = vlib_buffer_alloc_from_pool (vm, buffers, n_buffers,
+                                          s->buffer_pool_index);
+
   for (i = 0; i < n_buffers; i++)
     {
       vlib_buffer_t *d = vlib_get_buffer (vm, buffers[i]);
-      d->current_data = s->current_data;
+      if (offset)
+       d->current_data = offset;
+      else
+       d->current_data = s->current_data;
+
       d->current_length = head_end_offset;
-      vlib_buffer_set_free_list_index (d,
-                                      vlib_buffer_get_free_list_index (s));
-      d->total_length_not_including_first_buffer =
-       s->total_length_not_including_first_buffer + s->current_length -
+      ASSERT (d->buffer_pool_index == s->buffer_pool_index);
+
+      d->total_length_not_including_first_buffer = s->current_length -
        head_end_offset;
-      d->flags = s->flags | VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
-      d->flags &= ~VLIB_BUFFER_EXT_HDR_VALID;
-      clib_memcpy (d->opaque, s->opaque, sizeof (s->opaque));
-      clib_memcpy (vlib_buffer_get_current (d), vlib_buffer_get_current (s),
-                  head_end_offset);
+      if (PREDICT_FALSE (s->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT))
+       {
+         d->total_length_not_including_first_buffer +=
+           s->total_length_not_including_first_buffer;
+       }
+      d->flags = (s->flags & VLIB_BUFFER_COPY_CLONE_FLAGS_MASK) |
+       VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
+      d->trace_handle = s->trace_handle;
+      clib_memcpy_fast (d->opaque, s->opaque, sizeof (s->opaque));
+      clib_memcpy_fast (d->opaque2, s->opaque2, sizeof (s->opaque2));
+      clib_memcpy_fast (vlib_buffer_get_current (d),
+                       vlib_buffer_get_current (s), head_end_offset);
       d->next_buffer = src_buffer;
     }
   vlib_buffer_advance (s, head_end_offset);
-  s->n_add_refs = n_buffers - 1;
+  s->ref_count = n_buffers;
   while (s->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT)
     {
       s = vlib_get_buffer (vm, s->next_buffer);
-      s->n_add_refs = n_buffers - 1;
+      s->ref_count = n_buffers;
     }
 
   return n_buffers;
 }
 
+/** \brief Create multiple clones of buffer and store them
+    in the supplied array
+
+    @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
+    @param src_buffer - (u32) source buffer index
+    @param buffers - (u32 * ) buffer index array
+    @param n_buffers - (u16) number of buffer clones requested (<=256)
+    @param head_end_offset - (u16) offset relative to current position
+           where packet head ends
+    @param offset - (i16) copy packet head at current position if 0,
+           else at offset position to change headroom space as specified
+    @return - (u16) number of buffers actually cloned, may be
+    less than the number requested or zero
+*/
+always_inline u16
+vlib_buffer_clone_at_offset (vlib_main_t * vm, u32 src_buffer, u32 * buffers,
+                            u16 n_buffers, u16 head_end_offset, i16 offset)
+{
+  vlib_buffer_t *s = vlib_get_buffer (vm, src_buffer);
+  u16 n_cloned = 0;
+
+  while (n_buffers > 256)
+    {
+      vlib_buffer_t *copy;
+      copy = vlib_buffer_copy (vm, s);
+      n_cloned += vlib_buffer_clone_256 (vm,
+                                        vlib_get_buffer_index (vm, copy),
+                                        (buffers + n_cloned),
+                                        256, head_end_offset, offset);
+      n_buffers -= 256;
+    }
+  n_cloned += vlib_buffer_clone_256 (vm, src_buffer,
+                                    buffers + n_cloned,
+                                    n_buffers, head_end_offset, offset);
+
+  return n_cloned;
+}
+
+/** \brief Create multiple clones of buffer and store them
+    in the supplied array
+
+    @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
+    @param src_buffer - (u32) source buffer index
+    @param buffers - (u32 * ) buffer index array
+    @param n_buffers - (u16) number of buffer clones requested (<=256)
+    @param head_end_offset - (u16) offset relative to current position
+           where packet head ends
+    @return - (u16) number of buffers actually cloned, may be
+    less than the number requested or zero
+*/
+always_inline u16
+vlib_buffer_clone (vlib_main_t * vm, u32 src_buffer, u32 * buffers,
+                  u16 n_buffers, u16 head_end_offset)
+{
+  return vlib_buffer_clone_at_offset (vm, src_buffer, buffers, n_buffers,
+                                     head_end_offset, 0);
+}
+
 /** \brief Attach cloned tail to the buffer
 
     @param vm - (vlib_main_t *) vlib main data structure pointer
@@ -671,8 +1288,7 @@ vlib_buffer_attach_clone (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * head,
                          vlib_buffer_t * tail)
 {
   ASSERT ((head->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT) == 0);
-  ASSERT (vlib_buffer_get_free_list_index (head) ==
-         vlib_buffer_get_free_list_index (tail));
+  ASSERT (head->buffer_pool_index == tail->buffer_pool_index);
 
   head->flags |= VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
   head->flags &= ~VLIB_BUFFER_TOTAL_LENGTH_VALID;
@@ -683,7 +1299,7 @@ vlib_buffer_attach_clone (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * head,
     tail->total_length_not_including_first_buffer;
 
 next_segment:
-  __sync_add_and_fetch (&tail->n_add_refs, 1);
+  clib_atomic_add_fetch (&tail->ref_count, 1);
 
   if (tail->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT)
     {
@@ -704,9 +1320,7 @@ vlib_buffer_chain_init (vlib_buffer_t * first)
 
 /* The provided next_bi buffer index is appended to the end of the packet. */
 always_inline vlib_buffer_t *
-vlib_buffer_chain_buffer (vlib_main_t * vm,
-                         vlib_buffer_t * first,
-                         vlib_buffer_t * last, u32 next_bi)
+vlib_buffer_chain_buffer (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * last, u32 next_bi)
 {
   vlib_buffer_t *next_buffer = vlib_get_buffer (vm, next_bi);
   last->next_buffer = next_bi;
@@ -734,18 +1348,16 @@ vlib_buffer_chain_increase_length (vlib_buffer_t * first,
  * Returns the number of copied bytes. */
 always_inline u16
 vlib_buffer_chain_append_data (vlib_main_t * vm,
-                              u32 free_list_index,
                               vlib_buffer_t * first,
                               vlib_buffer_t * last, void *data, u16 data_len)
 {
-  u32 n_buffer_bytes =
-    vlib_buffer_free_list_buffer_size (vm, free_list_index);
+  u32 n_buffer_bytes = vlib_buffer_get_default_data_size (vm);
   ASSERT (n_buffer_bytes >= last->current_length + last->current_data);
   u16 len = clib_min (data_len,
                      n_buffer_bytes - last->current_length -
                      last->current_data);
-  clib_memcpy (vlib_buffer_get_current (last) + last->current_length, data,
-              len);
+  clib_memcpy_fast (vlib_buffer_get_current (last) + last->current_length,
+                   data, len);
   vlib_buffer_chain_increase_length (first, last, len);
   return len;
 }
@@ -757,38 +1369,30 @@ vlib_buffer_chain_append_data (vlib_main_t * vm,
  * chained and points to the last buffer in the chain. */
 u16
 vlib_buffer_chain_append_data_with_alloc (vlib_main_t * vm,
-                                         u32 free_list_index,
                                          vlib_buffer_t * first,
-                                         vlib_buffer_t ** last,
-                                         void *data, u16 data_len);
+                                         vlib_buffer_t ** last, void *data,
+                                         u16 data_len);
 void vlib_buffer_chain_validate (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * first);
 
 format_function_t format_vlib_buffer, format_vlib_buffer_and_data,
-  format_vlib_buffer_contents;
+  format_vlib_buffer_contents, format_vlib_buffer_no_chain;
 
 typedef struct
 {
   /* Vector of packet data. */
   u8 *packet_data;
 
-  /* Number of buffers to allocate in each call to physmem
-     allocator. */
-  u32 min_n_buffers_each_physmem_alloc;
-
-  /* Buffer free list for this template. */
-  u32 free_list_index;
+  /* Number of buffers to allocate in each call to allocator. */
+  u32 min_n_buffers_each_alloc;
 
-  u32 *free_buffers;
+  u8 *name;
 } vlib_packet_template_t;
 
-void vlib_packet_template_get_packet_helper (vlib_main_t * vm,
-                                            vlib_packet_template_t * t);
-
 void vlib_packet_template_init (vlib_main_t * vm,
                                vlib_packet_template_t * t,
                                void *packet_data,
                                uword n_packet_data_bytes,
-                               uword min_n_buffers_each_physmem_alloc,
+                               uword min_n_buffers_each_alloc,
                                char *fmt, ...);
 
 void *vlib_packet_template_get_packet (vlib_main_t * vm,
@@ -802,268 +1406,146 @@ vlib_packet_template_free (vlib_main_t * vm, vlib_packet_template_t * t)
 }
 
 always_inline u32
-unserialize_vlib_buffer_n_bytes (serialize_main_t * m)
-{
-  serialize_stream_t *s = &m->stream;
-  vlib_serialize_buffer_main_t *sm
-    = uword_to_pointer (m->stream.data_function_opaque,
-                       vlib_serialize_buffer_main_t *);
-  vlib_main_t *vm = sm->vlib_main;
-  u32 n, *f;
-
-  n = s->n_buffer_bytes - s->current_buffer_index;
-  if (sm->last_buffer != ~0)
-    {
-      vlib_buffer_t *b = vlib_get_buffer (vm, sm->last_buffer);
-      while (b->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT)
-       {
-         b = vlib_get_buffer (vm, b->next_buffer);
-         n += b->current_length;
-       }
-    }
-
-  /* *INDENT-OFF* */
-  clib_fifo_foreach (f, sm->rx.buffer_fifo, ({
-    n += vlib_buffer_index_length_in_chain (vm, f[0]);
-  }));
-/* *INDENT-ON* */
-
-  return n;
-}
-
-/* Set a buffer quickly into "uninitialized" state.  We want this to
-   be extremely cheap and arrange for all fields that need to be
-   initialized to be in the first 128 bits of the buffer. */
-always_inline void
-vlib_buffer_init_for_free_list (vlib_buffer_t * dst,
-                               vlib_buffer_free_list_t * fl)
-{
-  vlib_buffer_t *src = &fl->buffer_init_template;
-
-  /* Make sure vlib_buffer_t is cacheline aligned and sized */
-  ASSERT (STRUCT_OFFSET_OF (vlib_buffer_t, cacheline0) == 0);
-  ASSERT (STRUCT_OFFSET_OF (vlib_buffer_t, cacheline1) ==
-         CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
-  ASSERT (STRUCT_OFFSET_OF (vlib_buffer_t, cacheline2) ==
-         CLIB_CACHE_LINE_BYTES * 2);
-
-  /* Make sure buffer template is sane. */
-  ASSERT (fl->index == vlib_buffer_get_free_list_index (src));
-
-  clib_memcpy (STRUCT_MARK_PTR (dst, template_start),
-              STRUCT_MARK_PTR (src, template_start),
-              STRUCT_OFFSET_OF (vlib_buffer_t, template_end) -
-              STRUCT_OFFSET_OF (vlib_buffer_t, template_start));
-
-  /* Not in the first 16 octets. */
-  dst->n_add_refs = src->n_add_refs;
-
-  /* Make sure it really worked. */
-#define _(f) ASSERT (dst->f == src->f);
-  _(current_data);
-  _(current_length);
-  _(flags);
-#undef _
-  /* ASSERT (dst->total_length_not_including_first_buffer == 0); */
-  /* total_length_not_including_first_buffer is not in the template anymore
-   * so it may actually not zeroed for some buffers. One option is to
-   * uncomment the line lower (comes at a cost), the other, is to just  not
-   * care */
-  /* dst->total_length_not_including_first_buffer = 0; */
-  ASSERT (dst->n_add_refs == 0);
-}
-
-always_inline void
-vlib_buffer_add_to_free_list (vlib_main_t * vm,
-                             vlib_buffer_free_list_t * f,
-                             u32 buffer_index, u8 do_init)
-{
-  vlib_buffer_t *b;
-  b = vlib_get_buffer (vm, buffer_index);
-  if (PREDICT_TRUE (do_init))
-    vlib_buffer_init_for_free_list (b, f);
-  vec_add1_aligned (f->buffers, buffer_index, CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
-
-  if (vec_len (f->buffers) > 4 * VLIB_FRAME_SIZE)
-    {
-      vlib_buffer_free_list_t *mf;
-      mf = vlib_buffer_get_free_list (vlib_mains[0], f->index);
-      clib_spinlock_lock (&mf->global_buffers_lock);
-      /* keep last stored buffers, as they are more likely hot in the cache */
-      vec_add_aligned (mf->global_buffers, f->buffers, VLIB_FRAME_SIZE,
-                      CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
-      vec_delete (f->buffers, VLIB_FRAME_SIZE, 0);
-      f->n_alloc -= VLIB_FRAME_SIZE;
-      clib_spinlock_unlock (&mf->global_buffers_lock);
-    }
-}
-
-always_inline void
-vlib_buffer_init_two_for_free_list (vlib_buffer_t * dst0,
-                                   vlib_buffer_t * dst1,
-                                   vlib_buffer_free_list_t * fl)
+vlib_buffer_space_left_at_end (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b)
 {
-  vlib_buffer_t *src = &fl->buffer_init_template;
-
-  /* Make sure buffer template is sane. */
-  ASSERT (fl->index == vlib_buffer_get_free_list_index (src));
-
-  clib_memcpy (STRUCT_MARK_PTR (dst0, template_start),
-              STRUCT_MARK_PTR (src, template_start),
-              STRUCT_OFFSET_OF (vlib_buffer_t, template_end) -
-              STRUCT_OFFSET_OF (vlib_buffer_t, template_start));
-
-  clib_memcpy (STRUCT_MARK_PTR (dst1, template_start),
-              STRUCT_MARK_PTR (src, template_start),
-              STRUCT_OFFSET_OF (vlib_buffer_t, template_end) -
-              STRUCT_OFFSET_OF (vlib_buffer_t, template_start));
-
-  /* Not in the first 16 octets. */
-  dst0->n_add_refs = src->n_add_refs;
-  dst1->n_add_refs = src->n_add_refs;
-
-  /* Make sure it really worked. */
-#define _(f) ASSERT (dst0->f == src->f);  ASSERT( dst1->f == src->f)
-  _(current_data);
-  _(current_length);
-  _(flags);
-#undef _
-
-  ASSERT (dst0->total_length_not_including_first_buffer == 0);
-  ASSERT (dst1->total_length_not_including_first_buffer == 0);
-  ASSERT (dst0->n_add_refs == 0);
-  ASSERT (dst1->n_add_refs == 0);
+  return b->data + vlib_buffer_get_default_data_size (vm) -
+    ((u8 *) vlib_buffer_get_current (b) + b->current_length);
 }
 
-#if CLIB_DEBUG > 0
-extern u32 *vlib_buffer_state_validation_lock;
-extern uword *vlib_buffer_state_validation_hash;
-extern void *vlib_buffer_state_heap;
-#endif
-
-static inline void
-vlib_validate_buffer_in_use (vlib_buffer_t * b, u32 expected)
+always_inline u32
+vlib_buffer_chain_linearize (vlib_main_t * vm, vlib_buffer_t * b)
 {
-#if CLIB_DEBUG > 0
-  uword *p;
-  void *oldheap;
+  vlib_buffer_t *db = b, *sb, *first = b;
+  int is_cloned = 0;
+  u32 bytes_left = 0, data_size;
+  u16 src_left, dst_left, n_buffers = 1;
+  u8 *dp, *sp;
+  u32 to_free = 0;
 
-  oldheap = clib_mem_set_heap (vlib_buffer_state_heap);
+  if (PREDICT_TRUE ((b->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT) == 0))
+    return 1;
 
-  while (__sync_lock_test_and_set (vlib_buffer_state_validation_lock, 1))
-    ;
+  data_size = vlib_buffer_get_default_data_size (vm);
 
-  p = hash_get (vlib_buffer_state_validation_hash, b);
+  dst_left = vlib_buffer_space_left_at_end (vm, b);
 
-  /* If we don't know about b, declare it to be in the expected state */
-  if (!p)
+  while (b->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT)
     {
-      hash_set (vlib_buffer_state_validation_hash, b, expected);
-      goto out;
+      b = vlib_get_buffer (vm, b->next_buffer);
+      if (b->ref_count > 1)
+       is_cloned = 1;
+      bytes_left += b->current_length;
+      n_buffers++;
     }
 
-  if (p[0] != expected)
+  /* if buffer is cloned, create completely new chain - unless everything fits
+   * into one buffer */
+  if (is_cloned && bytes_left >= dst_left)
     {
-      void cj_stop (void);
-      u32 bi;
-      vlib_main_t *vm = &vlib_global_main;
+      u32 len = 0;
+      u32 space_needed = bytes_left - dst_left;
+      u32 tail;
 
-      cj_stop ();
+      if (vlib_buffer_alloc (vm, &tail, 1) == 0)
+       return 0;
 
-      bi = vlib_get_buffer_index (vm, b);
+      ++n_buffers;
+      len += data_size;
+      b = vlib_get_buffer (vm, tail);
 
-      clib_mem_set_heap (oldheap);
-      clib_warning ("%.6f buffer %llx (%d): %s, not %s",
-                   vlib_time_now (vm), bi,
-                   p[0] ? "busy" : "free", expected ? "busy" : "free");
-      os_panic ();
+      while (len < space_needed)
+       {
+         u32 bi;
+         if (vlib_buffer_alloc (vm, &bi, 1) == 0)
+           {
+             vlib_buffer_free_one (vm, tail);
+             return 0;
+           }
+         b->flags = VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
+         b->next_buffer = bi;
+         b = vlib_get_buffer (vm, bi);
+         len += data_size;
+         n_buffers++;
+       }
+      sb = vlib_get_buffer (vm, first->next_buffer);
+      to_free = first->next_buffer;
+      first->next_buffer = tail;
     }
-out:
-  CLIB_MEMORY_BARRIER ();
-  *vlib_buffer_state_validation_lock = 0;
-  clib_mem_set_heap (oldheap);
-#endif
-}
+  else
+    sb = vlib_get_buffer (vm, first->next_buffer);
 
-static inline void
-vlib_validate_buffer_set_in_use (vlib_buffer_t * b, u32 expected)
-{
-#if CLIB_DEBUG > 0
-  void *oldheap;
+  src_left = sb->current_length;
+  sp = vlib_buffer_get_current (sb);
+  dp = vlib_buffer_get_tail (db);
+
+  while (bytes_left)
+    {
+      u16 bytes_to_copy;
 
-  oldheap = clib_mem_set_heap (vlib_buffer_state_heap);
+      if (dst_left == 0)
+       {
+         db->current_length = dp - (u8 *) vlib_buffer_get_current (db);
+         ASSERT (db->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT);
+         db = vlib_get_buffer (vm, db->next_buffer);
+         dst_left = data_size;
+         if (db->current_data > 0)
+           {
+             db->current_data = 0;
+           }
+         else
+           {
+             dst_left += -db->current_data;
+           }
+         dp = vlib_buffer_get_current (db);
+       }
 
-  while (__sync_lock_test_and_set (vlib_buffer_state_validation_lock, 1))
-    ;
+      while (src_left == 0)
+       {
+         ASSERT (sb->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT);
+         sb = vlib_get_buffer (vm, sb->next_buffer);
+         src_left = sb->current_length;
+         sp = vlib_buffer_get_current (sb);
+       }
 
-  hash_set (vlib_buffer_state_validation_hash, b, expected);
+      bytes_to_copy = clib_min (dst_left, src_left);
 
-  CLIB_MEMORY_BARRIER ();
-  *vlib_buffer_state_validation_lock = 0;
-  clib_mem_set_heap (oldheap);
-#endif
-}
+      if (dp != sp)
+       {
+         if (sb == db)
+           bytes_to_copy = clib_min (bytes_to_copy, sp - dp);
 
-/** minimum data size of first buffer in a buffer chain */
-#define VLIB_BUFFER_CHAIN_MIN_FIRST_DATA_SIZE (256)
+         clib_memcpy_fast (dp, sp, bytes_to_copy);
+       }
 
-/**
- * @brief compress buffer chain in a way where the first buffer is at least
- * VLIB_BUFFER_CHAIN_MIN_FIRST_DATA_SIZE long
- *
- * @param[in] vm - vlib_main
- * @param[in,out] first - first buffer in chain
- * @param[in,out] discard_vector - vector of buffer indexes which were removed
- * from the chain
- */
-always_inline void
-vlib_buffer_chain_compress (vlib_main_t * vm,
-                           vlib_buffer_t * first, u32 ** discard_vector)
-{
-  if (first->current_length >= VLIB_BUFFER_CHAIN_MIN_FIRST_DATA_SIZE ||
-      !(first->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT))
-    {
-      /* this is already big enough or not a chain */
-      return;
+      src_left -= bytes_to_copy;
+      dst_left -= bytes_to_copy;
+      dp += bytes_to_copy;
+      sp += bytes_to_copy;
+      bytes_left -= bytes_to_copy;
     }
-  /* probe free list to find allocated buffer size to avoid overfill */
-  u32 index;
-  vlib_buffer_free_list_t *free_list =
-    vlib_buffer_get_buffer_free_list (vm, first, &index);
-
-  u32 want_first_size = clib_min (VLIB_BUFFER_CHAIN_MIN_FIRST_DATA_SIZE,
-                                 free_list->n_data_bytes -
-                                 first->current_data);
-  do
+  if (db != first)
+    db->current_data = 0;
+  db->current_length = dp - (u8 *) vlib_buffer_get_current (db);
+
+  if (is_cloned && to_free)
+    vlib_buffer_free_one (vm, to_free);
+  else
     {
-      vlib_buffer_t *second = vlib_get_buffer (vm, first->next_buffer);
-      u32 need = want_first_size - first->current_length;
-      u32 amount_to_copy = clib_min (need, second->current_length);
-      clib_memcpy (((u8 *) vlib_buffer_get_current (first)) +
-                  first->current_length,
-                  vlib_buffer_get_current (second), amount_to_copy);
-      first->current_length += amount_to_copy;
-      vlib_buffer_advance (second, amount_to_copy);
-      if (first->flags & VLIB_BUFFER_TOTAL_LENGTH_VALID)
-       {
-         first->total_length_not_including_first_buffer -= amount_to_copy;
-       }
-      if (!second->current_length)
+      if (db->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT)
+       vlib_buffer_free_one (vm, db->next_buffer);
+      db->flags &= ~VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
+      b = first;
+      n_buffers = 1;
+      while (b->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT)
        {
-         vec_add1 (*discard_vector, first->next_buffer);
-         if (second->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT)
-           {
-             first->next_buffer = second->next_buffer;
-           }
-         else
-           {
-             first->flags &= ~VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
-           }
-         second->flags &= ~VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT;
+         b = vlib_get_buffer (vm, b->next_buffer);
+         ++n_buffers;
        }
     }
-  while ((first->current_length < want_first_size) &&
-        (first->flags & VLIB_BUFFER_NEXT_PRESENT));
+
+  first->flags &= ~VLIB_BUFFER_TOTAL_LENGTH_VALID;
+
+  return n_buffers;
 }
 
 #endif /* included_vlib_buffer_funcs_h */