vppinfra: add os_get_online_cpu_core() and os_get_online_cpu_node()
[vpp.git] / src / vlib / threads.c
index 7ecfa30..b96cbf9 100644 (file)
 #include <signal.h>
 #include <math.h>
 #include <vppinfra/format.h>
+#include <vppinfra/time_range.h>
+#include <vppinfra/interrupt.h>
 #include <vppinfra/linux/sysfs.h>
+#include <vppinfra/bitmap.h>
+#include <vppinfra/unix.h>
 #include <vlib/vlib.h>
 
 #include <vlib/threads.h>
-#include <vlib/unix/cj.h>
 
-DECLARE_CJ_GLOBAL_LOG;
-
-#define FRAME_QUEUE_NELTS 64
+#include <vlib/stats/stats.h>
 
 u32
 vl (void *p)
@@ -43,41 +44,17 @@ vlib_thread_main_t vlib_thread_main;
  * imapacts observed timings.
  */
 
-u32
-elog_global_id_for_msg_name (const char *msg_name)
-{
-  uword *p, r;
-  static uword *h;
-  u8 *name_copy;
-
-  if (!h)
-    h = hash_create_string (0, sizeof (uword));
-
-  p = hash_get_mem (h, msg_name);
-  if (p)
-    return p[0];
-  r = elog_string (&vlib_global_main.elog_main, "%s", msg_name);
-
-  name_copy = format (0, "%s%c", msg_name, 0);
-
-  hash_set_mem (h, name_copy, r);
-
-  return r;
-}
-
 static inline void
 barrier_trace_sync (f64 t_entry, f64 t_open, f64 t_closed)
 {
   if (!vlib_worker_threads->barrier_elog_enabled)
     return;
 
-    /* *INDENT-OFF* */
-    ELOG_TYPE_DECLARE (e) =
-      {
-        .format = "bar-trace-%s-#%d",
-        .format_args = "T4i4",
-      };
-    /* *INDENT-ON* */
+  ELOG_TYPE_DECLARE (e) = {
+    .format = "bar-trace-%s-#%d",
+    .format_args = "T4i4",
+  };
+
   struct
   {
     u32 caller, count, t_entry, t_open, t_closed;
@@ -85,8 +62,8 @@ barrier_trace_sync (f64 t_entry, f64 t_open, f64 t_closed)
 
   ed = ELOG_DATA (&vlib_global_main.elog_main, e);
   ed->count = (int) vlib_worker_threads[0].barrier_sync_count;
-  ed->caller = elog_global_id_for_msg_name
-    (vlib_worker_threads[0].barrier_caller);
+  ed->caller = elog_string (&vlib_global_main.elog_main,
+                           (char *) vlib_worker_threads[0].barrier_caller);
   ed->t_entry = (int) (1000000.0 * t_entry);
   ed->t_open = (int) (1000000.0 * t_open);
   ed->t_closed = (int) (1000000.0 * t_closed);
@@ -98,13 +75,11 @@ barrier_trace_sync_rec (f64 t_entry)
   if (!vlib_worker_threads->barrier_elog_enabled)
     return;
 
-    /* *INDENT-OFF* */
-    ELOG_TYPE_DECLARE (e) =
-      {
-        .format = "bar-syncrec-%s-#%d",
-        .format_args = "T4i4",
-      };
-    /* *INDENT-ON* */
+  ELOG_TYPE_DECLARE (e) = {
+    .format = "bar-syncrec-%s-#%d",
+    .format_args = "T4i4",
+  };
+
   struct
   {
     u32 caller, depth;
@@ -112,8 +87,8 @@ barrier_trace_sync_rec (f64 t_entry)
 
   ed = ELOG_DATA (&vlib_global_main.elog_main, e);
   ed->depth = (int) vlib_worker_threads[0].recursion_level - 1;
-  ed->caller = elog_global_id_for_msg_name
-    (vlib_worker_threads[0].barrier_caller);
+  ed->caller = elog_string (&vlib_global_main.elog_main,
+                           (char *) vlib_worker_threads[0].barrier_caller);
 }
 
 static inline void
@@ -122,13 +97,11 @@ barrier_trace_release_rec (f64 t_entry)
   if (!vlib_worker_threads->barrier_elog_enabled)
     return;
 
-    /* *INDENT-OFF* */
-    ELOG_TYPE_DECLARE (e) =
-      {
-        .format = "bar-relrrec-#%d",
-        .format_args = "i4",
-      };
-    /* *INDENT-ON* */
+  ELOG_TYPE_DECLARE (e) = {
+    .format = "bar-relrrec-#%d",
+    .format_args = "i4",
+  };
+
   struct
   {
     u32 depth;
@@ -144,13 +117,11 @@ barrier_trace_release (f64 t_entry, f64 t_closed_total, f64 t_update_main)
   if (!vlib_worker_threads->barrier_elog_enabled)
     return;
 
-    /* *INDENT-OFF* */
-    ELOG_TYPE_DECLARE (e) =
-      {
-        .format = "bar-rel-#%d-e%d-u%d-t%d",
-        .format_args = "i4i4i4i4",
-      };
-    /* *INDENT-ON* */
+  ELOG_TYPE_DECLARE (e) = {
+    .format = "bar-rel-#%d-e%d-u%d-t%d",
+    .format_args = "i4i4i4i4",
+  };
+
   struct
   {
     u32 count, t_entry, t_update_main, t_closed_total;
@@ -169,13 +140,7 @@ barrier_trace_release (f64 t_entry, f64 t_closed_total, f64 t_update_main)
 uword
 os_get_nthreads (void)
 {
-  u32 len;
-
-  len = vec_len (vlib_thread_stacks);
-  if (len == 0)
-    return 1;
-  else
-    return len;
+  return vec_len (vlib_thread_stacks);
 }
 
 void
@@ -203,33 +168,6 @@ sort_registrations_by_no_clone (void *a0, void *a1)
          - ((i32) ((*tr1)->no_data_structure_clone)));
 }
 
-static uword *
-clib_sysfs_list_to_bitmap (char *filename)
-{
-  FILE *fp;
-  uword *r = 0;
-
-  fp = fopen (filename, "r");
-
-  if (fp != NULL)
-    {
-      u8 *buffer = 0;
-      vec_validate (buffer, 256 - 1);
-      if (fgets ((char *) buffer, 256, fp))
-       {
-         unformat_input_t in;
-         unformat_init_string (&in, (char *) buffer,
-                               strlen ((char *) buffer));
-         if (unformat (&in, "%U", unformat_bitmap_list, &r) != 1)
-           clib_warning ("unformat_bitmap_list failed");
-         unformat_free (&in);
-       }
-      vec_free (buffer);
-      fclose (fp);
-    }
-  return r;
-}
-
 
 /* Called early in the init sequence */
 
@@ -243,12 +181,15 @@ vlib_thread_init (vlib_main_t * vm)
   u32 first_index = 1;
   u32 i;
   uword *avail_cpu;
+  u32 stats_num_worker_threads_dir_index;
+
+  stats_num_worker_threads_dir_index =
+    vlib_stats_add_gauge ("/sys/num_worker_threads");
+  ASSERT (stats_num_worker_threads_dir_index != ~0);
 
   /* get bitmaps of active cpu cores and sockets */
-  tm->cpu_core_bitmap =
-    clib_sysfs_list_to_bitmap ("/sys/devices/system/cpu/online");
-  tm->cpu_socket_bitmap =
-    clib_sysfs_list_to_bitmap ("/sys/devices/system/node/online");
+  tm->cpu_core_bitmap = os_get_online_cpu_core_bitmap ();
+  tm->cpu_socket_bitmap = os_get_online_cpu_node_bitmap ();
 
   avail_cpu = clib_bitmap_dup (tm->cpu_core_bitmap);
 
@@ -263,48 +204,35 @@ vlib_thread_init (vlib_main_t * vm)
     }
 
   /* grab cpu for main thread */
-  if (tm->main_lcore == ~0)
-    {
-      /* if main-lcore is not set, we try to use lcore 1 */
-      if (clib_bitmap_get (avail_cpu, 1))
-       tm->main_lcore = 1;
-      else
-       tm->main_lcore = clib_bitmap_first_set (avail_cpu);
-      if (tm->main_lcore == (u8) ~ 0)
-       return clib_error_return (0, "no available cpus to be used for the"
-                                 " main thread");
-    }
-  else
+  if (tm->main_lcore != ~0)
     {
       if (clib_bitmap_get (avail_cpu, tm->main_lcore) == 0)
        return clib_error_return (0, "cpu %u is not available to be used"
                                  " for the main thread", tm->main_lcore);
+      avail_cpu = clib_bitmap_set (avail_cpu, tm->main_lcore, 0);
     }
-  avail_cpu = clib_bitmap_set (avail_cpu, tm->main_lcore, 0);
 
   /* assume that there is socket 0 only if there is no data from sysfs */
   if (!tm->cpu_socket_bitmap)
     tm->cpu_socket_bitmap = clib_bitmap_set (0, 0, 1);
 
   /* pin main thread to main_lcore  */
-  if (tm->cb.vlib_thread_set_lcore_cb)
-    {
-      tm->cb.vlib_thread_set_lcore_cb (0, tm->main_lcore);
-    }
-  else
+  if (tm->main_lcore != ~0)
     {
       cpu_set_t cpuset;
       CPU_ZERO (&cpuset);
       CPU_SET (tm->main_lcore, &cpuset);
-      pthread_setaffinity_np (pthread_self (), sizeof (cpu_set_t), &cpuset);
+      if (pthread_setaffinity_np (pthread_self (), sizeof (cpu_set_t),
+                                 &cpuset))
+       {
+         return clib_error_return (0, "could not pin main thread to cpu %u",
+                                   tm->main_lcore);
+       }
     }
 
-  /* as many threads as stacks... */
-  vec_validate_aligned (vlib_worker_threads, vec_len (vlib_thread_stacks) - 1,
-                       CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
-
-  /* Preallocate thread 0 */
-  _vec_len (vlib_worker_threads) = 1;
+  /* Set up thread 0 */
+  vec_validate_aligned (vlib_worker_threads, 0, CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
+  vec_set_len (vlib_worker_threads, 1);
   w = vlib_worker_threads;
   w->thread_mheap = clib_mem_get_heap ();
   w->thread_stack = vlib_thread_stacks[0];
@@ -313,6 +241,8 @@ vlib_thread_init (vlib_main_t * vm)
   w->thread_id = pthread_self ();
   tm->n_vlib_mains = 1;
 
+  vlib_get_thread_core_numa (w, w->cpu_id);
+
   if (tm->sched_policy != ~0)
     {
       struct sched_param sched_param;
@@ -351,26 +281,38 @@ vlib_thread_init (vlib_main_t * vm)
        {
          uword c;
           /* *INDENT-OFF* */
-          clib_bitmap_foreach (c, tr->coremask, ({
+          clib_bitmap_foreach (c, tr->coremask)  {
             if (clib_bitmap_get(avail_cpu, c) == 0)
               return clib_error_return (0, "cpu %u is not available to be used"
                                         " for the '%s' thread",c, tr->name);
 
             avail_cpu = clib_bitmap_set(avail_cpu, c, 0);
-          }));
-/* *INDENT-ON* */
-
+          }
+          /* *INDENT-ON* */
        }
       else
        {
          for (j = 0; j < tr->count; j++)
            {
+             /* Do not use CPU 0 by default - leave it to the host and IRQs */
+             uword avail_c0 = clib_bitmap_get (avail_cpu, 0);
+             avail_cpu = clib_bitmap_set (avail_cpu, 0, 0);
+
              uword c = clib_bitmap_first_set (avail_cpu);
+             /* Use CPU 0 as a last resort */
+             if (c == ~0 && avail_c0)
+               {
+                 c = 0;
+                 avail_c0 = 0;
+               }
+
              if (c == ~0)
                return clib_error_return (0,
                                          "no available cpus to be used for"
-                                         " the '%s' thread", tr->name);
+                                         " the '%s' thread #%u",
+                                         tr->name, tr->count);
 
+             avail_cpu = clib_bitmap_set (avail_cpu, 0, avail_c0);
              avail_cpu = clib_bitmap_set (avail_cpu, c, 0);
              tr->coremask = clib_bitmap_set (tr->coremask, c, 1);
            }
@@ -380,10 +322,16 @@ vlib_thread_init (vlib_main_t * vm)
   clib_bitmap_free (avail_cpu);
 
   tm->n_vlib_mains = n_vlib_mains;
+  vlib_stats_set_gauge (stats_num_worker_threads_dir_index, n_vlib_mains - 1);
 
+  /*
+   * Allocate the remaining worker threads, and thread stack vector slots
+   * from now on, calls to os_get_nthreads() will return the correct
+   * answer.
+   */
   vec_validate_aligned (vlib_worker_threads, first_index - 1,
                        CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
-
+  vec_validate (vlib_thread_stacks, vec_len (vlib_worker_threads) - 1);
   return 0;
 }
 
@@ -395,26 +343,13 @@ vlib_frame_queue_alloc (int nelts)
   fq = clib_mem_alloc_aligned (sizeof (*fq), CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
   clib_memset (fq, 0, sizeof (*fq));
   fq->nelts = nelts;
-  fq->vector_threshold = 128;  // packets
+  fq->vector_threshold = 2 * VLIB_FRAME_SIZE;
   vec_validate_aligned (fq->elts, nelts - 1, CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
 
-  if (1)
+  if (nelts & (nelts - 1))
     {
-      if (((uword) & fq->tail) & (CLIB_CACHE_LINE_BYTES - 1))
-       fformat (stderr, "WARNING: fq->tail unaligned\n");
-      if (((uword) & fq->head) & (CLIB_CACHE_LINE_BYTES - 1))
-       fformat (stderr, "WARNING: fq->head unaligned\n");
-      if (((uword) fq->elts) & (CLIB_CACHE_LINE_BYTES - 1))
-       fformat (stderr, "WARNING: fq->elts unaligned\n");
-
-      if (sizeof (fq->elts[0]) % CLIB_CACHE_LINE_BYTES)
-       fformat (stderr, "WARNING: fq->elts[0] size %d\n",
-                sizeof (fq->elts[0]));
-      if (nelts & (nelts - 1))
-       {
-         fformat (stderr, "FATAL: nelts MUST be a power of 2\n");
-         abort ();
-       }
+      fformat (stderr, "FATAL: nelts MUST be a power of 2\n");
+      abort ();
     }
 
   return (fq);
@@ -426,127 +361,6 @@ vl_msg_api_handler_no_free (void *v)
 {
 }
 
-/* Turned off, save as reference material... */
-#if 0
-static inline int
-vlib_frame_queue_dequeue_internal (int thread_id,
-                                  vlib_main_t * vm, vlib_node_main_t * nm)
-{
-  vlib_frame_queue_t *fq = vlib_frame_queues[thread_id];
-  vlib_frame_queue_elt_t *elt;
-  vlib_frame_t *f;
-  vlib_pending_frame_t *p;
-  vlib_node_runtime_t *r;
-  u32 node_runtime_index;
-  int msg_type;
-  u64 before;
-  int processed = 0;
-
-  ASSERT (vm == vlib_mains[thread_id]);
-
-  while (1)
-    {
-      if (fq->head == fq->tail)
-       return processed;
-
-      elt = fq->elts + ((fq->head + 1) & (fq->nelts - 1));
-
-      if (!elt->valid)
-       return processed;
-
-      before = clib_cpu_time_now ();
-
-      f = elt->frame;
-      node_runtime_index = elt->node_runtime_index;
-      msg_type = elt->msg_type;
-
-      switch (msg_type)
-       {
-       case VLIB_FRAME_QUEUE_ELT_FREE_BUFFERS:
-         vlib_buffer_free (vm, vlib_frame_vector_args (f), f->n_vectors);
-         /* note fallthrough... */
-       case VLIB_FRAME_QUEUE_ELT_FREE_FRAME:
-         r = vec_elt_at_index (nm->nodes_by_type[VLIB_NODE_TYPE_INTERNAL],
-                               node_runtime_index);
-         vlib_frame_free (vm, r, f);
-         break;
-       case VLIB_FRAME_QUEUE_ELT_DISPATCH_FRAME:
-         vec_add2 (vm->node_main.pending_frames, p, 1);
-         f->flags |= (VLIB_FRAME_PENDING | VLIB_FRAME_FREE_AFTER_DISPATCH);
-         p->node_runtime_index = elt->node_runtime_index;
-         p->frame_index = vlib_frame_index (vm, f);
-         p->next_frame_index = VLIB_PENDING_FRAME_NO_NEXT_FRAME;
-         fq->dequeue_vectors += (u64) f->n_vectors;
-         break;
-       case VLIB_FRAME_QUEUE_ELT_API_MSG:
-         vl_msg_api_handler_no_free (f);
-         break;
-       default:
-         clib_warning ("bogus frame queue message, type %d", msg_type);
-         break;
-       }
-      elt->valid = 0;
-      fq->dequeues++;
-      fq->dequeue_ticks += clib_cpu_time_now () - before;
-      CLIB_MEMORY_BARRIER ();
-      fq->head++;
-      processed++;
-    }
-  ASSERT (0);
-  return processed;
-}
-
-int
-vlib_frame_queue_dequeue (int thread_id,
-                         vlib_main_t * vm, vlib_node_main_t * nm)
-{
-  return vlib_frame_queue_dequeue_internal (thread_id, vm, nm);
-}
-
-int
-vlib_frame_queue_enqueue (vlib_main_t * vm, u32 node_runtime_index,
-                         u32 frame_queue_index, vlib_frame_t * frame,
-                         vlib_frame_queue_msg_type_t type)
-{
-  vlib_frame_queue_t *fq = vlib_frame_queues[frame_queue_index];
-  vlib_frame_queue_elt_t *elt;
-  u32 save_count;
-  u64 new_tail;
-  u64 before = clib_cpu_time_now ();
-
-  ASSERT (fq);
-
-  new_tail = clib_atomic_add_fetch (&fq->tail, 1);
-
-  /* Wait until a ring slot is available */
-  while (new_tail >= fq->head + fq->nelts)
-    {
-      f64 b4 = vlib_time_now_ticks (vm, before);
-      vlib_worker_thread_barrier_check (vm, b4);
-      /* Bad idea. Dequeue -> enqueue -> dequeue -> trouble */
-      // vlib_frame_queue_dequeue (vm->thread_index, vm, nm);
-    }
-
-  elt = fq->elts + (new_tail & (fq->nelts - 1));
-
-  /* this would be very bad... */
-  while (elt->valid)
-    {
-    }
-
-  /* Once we enqueue the frame, frame->n_vectors is owned elsewhere... */
-  save_count = frame->n_vectors;
-
-  elt->frame = frame;
-  elt->node_runtime_index = node_runtime_index;
-  elt->msg_type = type;
-  CLIB_MEMORY_BARRIER ();
-  elt->valid = 1;
-
-  return save_count;
-}
-#endif /* 0 */
-
 /* To be called by vlib worker threads upon startup */
 void
 vlib_worker_thread_init (vlib_worker_thread_t * w)
@@ -588,7 +402,6 @@ vlib_worker_thread_init (vlib_worker_thread_t * w)
 void *
 vlib_worker_thread_bootstrap_fn (void *arg)
 {
-  void *rv;
   vlib_worker_thread_t *w = arg;
 
   w->lwp = syscall (SYS_gettid);
@@ -596,63 +409,116 @@ vlib_worker_thread_bootstrap_fn (void *arg)
 
   __os_thread_index = w - vlib_worker_threads;
 
-  rv = (void *) clib_calljmp
-    ((uword (*)(uword)) w->thread_function,
-     (uword) arg, w->thread_stack + VLIB_THREAD_STACK_SIZE);
-  /* NOTREACHED, we hope */
-  return rv;
+  if (CLIB_DEBUG > 0)
+    {
+      void *frame_addr = __builtin_frame_address (0);
+      if (frame_addr < (void *) w->thread_stack ||
+         frame_addr > (void *) w->thread_stack + VLIB_THREAD_STACK_SIZE)
+       {
+         /* heap is not set yet */
+         fprintf (stderr, "thread stack is not set properly\n");
+         exit (1);
+       }
+    }
+
+  w->thread_function (arg);
+
+  return 0;
 }
 
-static void
-vlib_get_thread_core_socket (vlib_worker_thread_t * w, unsigned cpu_id)
+void
+vlib_get_thread_core_numa (vlib_worker_thread_t * w, unsigned cpu_id)
 {
   const char *sys_cpu_path = "/sys/devices/system/cpu/cpu";
+  const char *sys_node_path = "/sys/devices/system/node/node";
+  clib_bitmap_t *nbmp = 0, *cbmp = 0;
+  u32 node;
   u8 *p = 0;
-  int core_id = -1, socket_id = -1;
+  int core_id = -1, numa_id = -1;
 
   p = format (p, "%s%u/topology/core_id%c", sys_cpu_path, cpu_id, 0);
   clib_sysfs_read ((char *) p, "%d", &core_id);
   vec_reset_length (p);
-  p =
-    format (p, "%s%u/topology/physical_package_id%c", sys_cpu_path, cpu_id,
-           0);
-  clib_sysfs_read ((char *) p, "%d", &socket_id);
+
+  nbmp = os_get_online_cpu_node_bitmap ();
+  clib_bitmap_foreach (node, nbmp)  {
+    p = format (p, "%s%u/cpulist%c", sys_node_path, node, 0);
+    clib_sysfs_read ((char *) p, "%U", unformat_bitmap_list, &cbmp);
+    if (clib_bitmap_get (cbmp, cpu_id))
+      numa_id = node;
+    vec_reset_length (cbmp);
+    vec_reset_length (p);
+  }
+
+  vec_free (nbmp);
+  vec_free (cbmp);
   vec_free (p);
 
   w->core_id = core_id;
-  w->socket_id = socket_id;
+  w->numa_id = numa_id;
 }
 
 static clib_error_t *
 vlib_launch_thread_int (void *fp, vlib_worker_thread_t * w, unsigned cpu_id)
 {
+  clib_mem_main_t *mm = &clib_mem_main;
   vlib_thread_main_t *tm = &vlib_thread_main;
+  pthread_t worker;
+  pthread_attr_t attr;
+  cpu_set_t cpuset;
   void *(*fp_arg) (void *) = fp;
+  void *numa_heap;
 
   w->cpu_id = cpu_id;
-  vlib_get_thread_core_socket (w, cpu_id);
-  if (tm->cb.vlib_launch_thread_cb && !w->registration->use_pthreads)
-    return tm->cb.vlib_launch_thread_cb (fp, (void *) w, cpu_id);
-  else
+  vlib_get_thread_core_numa (w, cpu_id);
+
+  /* Set up NUMA-bound heap if indicated */
+  if (mm->per_numa_mheaps[w->numa_id] == 0)
     {
-      pthread_t worker;
-      cpu_set_t cpuset;
+      /* If the user requested a NUMA heap, create it... */
+      if (tm->numa_heap_size)
+       {
+         clib_mem_set_numa_affinity (w->numa_id, 1 /* force */ );
+         numa_heap = clib_mem_create_heap (0 /* DIY */ , tm->numa_heap_size,
+                                           1 /* is_locked */ ,
+                                           "numa %u heap", w->numa_id);
+         clib_mem_set_default_numa_affinity ();
+         mm->per_numa_mheaps[w->numa_id] = numa_heap;
+       }
+      else
+       {
+         /* Or, use the main heap */
+         mm->per_numa_mheaps[w->numa_id] = w->thread_mheap;
+       }
+    }
+
       CPU_ZERO (&cpuset);
       CPU_SET (cpu_id, &cpuset);
 
-      if (pthread_create (&worker, NULL /* attr */ , fp_arg, (void *) w))
+      if (pthread_attr_init (&attr))
+       return clib_error_return_unix (0, "pthread_attr_init");
+
+      if (pthread_attr_setstack (&attr, w->thread_stack,
+                                VLIB_THREAD_STACK_SIZE))
+       return clib_error_return_unix (0, "pthread_attr_setstack");
+
+      if (pthread_create (&worker, &attr, fp_arg, (void *) w))
        return clib_error_return_unix (0, "pthread_create");
 
       if (pthread_setaffinity_np (worker, sizeof (cpu_set_t), &cpuset))
        return clib_error_return_unix (0, "pthread_setaffinity_np");
 
+      if (pthread_attr_destroy (&attr))
+       return clib_error_return_unix (0, "pthread_attr_destroy");
+
       return 0;
-    }
 }
 
 static clib_error_t *
 start_workers (vlib_main_t * vm)
 {
+  vlib_global_main_t *vgm = vlib_get_global_main ();
+  vlib_main_t *fvm = vlib_get_first_main ();
   int i, j;
   vlib_worker_thread_t *w;
   vlib_main_t *vm_clone;
@@ -662,14 +528,16 @@ start_workers (vlib_main_t * vm)
   vlib_node_runtime_t *rt;
   u32 n_vlib_mains = tm->n_vlib_mains;
   u32 worker_thread_index;
-  u8 *main_heap = clib_mem_get_per_cpu_heap ();
+  u32 stats_err_entry_index = fvm->error_main.stats_err_entry_index;
+  clib_mem_heap_t *main_heap = clib_mem_get_per_cpu_heap ();
+  vlib_stats_register_mem_heap (main_heap);
 
   vec_reset_length (vlib_worker_threads);
 
   /* Set up the main thread */
   vec_add2_aligned (vlib_worker_threads, w, 1, CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
   w->elog_track.name = "main thread";
-  elog_track_register (&vm->elog_main, &w->elog_track);
+  elog_track_register (vlib_get_elog_main (), &w->elog_track);
 
   if (vec_len (tm->thread_prefix))
     {
@@ -677,20 +545,20 @@ start_workers (vlib_main_t * vm)
       vlib_set_thread_name ((char *) w->name);
     }
 
-  vm->elog_main.lock =
+  vgm->elog_main.lock =
     clib_mem_alloc_aligned (CLIB_CACHE_LINE_BYTES, CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
-  vm->elog_main.lock[0] = 0;
+  vgm->elog_main.lock[0] = 0;
 
-  if (n_vlib_mains > 1)
-    {
-      /* Replace hand-crafted length-1 vector with a real vector */
-      vlib_mains = 0;
+  clib_callback_data_init (&vm->vlib_node_runtime_perf_callbacks,
+                          &vm->worker_thread_main_loop_callback_lock);
 
-      vec_validate_aligned (vlib_mains, tm->n_vlib_mains - 1,
-                           CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
-      _vec_len (vlib_mains) = 0;
-      vec_add1_aligned (vlib_mains, vm, CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
+  vec_validate_aligned (vgm->vlib_mains, n_vlib_mains - 1,
+                       CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
+  vec_set_len (vgm->vlib_mains, 0);
+  vec_add1_aligned (vgm->vlib_mains, vm, CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
 
+  if (n_vlib_mains > 1)
+    {
       vlib_worker_threads->wait_at_barrier =
        clib_mem_alloc_aligned (sizeof (u32), CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
       vlib_worker_threads->workers_at_barrier =
@@ -708,19 +576,18 @@ start_workers (vlib_main_t * vm)
 
       /* Without update or refork */
       *vlib_worker_threads->node_reforks_required = 0;
-      vm->need_vlib_worker_thread_node_runtime_update = 0;
+      vgm->need_vlib_worker_thread_node_runtime_update = 0;
 
       /* init timing */
       vm->barrier_epoch = 0;
       vm->barrier_no_close_before = 0;
 
       worker_thread_index = 1;
+      clib_spinlock_init (&vm->worker_thread_main_loop_callback_lock);
 
       for (i = 0; i < vec_len (tm->registrations); i++)
        {
          vlib_node_main_t *nm, *nm_clone;
-         vlib_buffer_free_list_t *fl_clone, *fl_orig;
-         vlib_buffer_free_list_t *orig_freelist_pool;
          int k;
 
          tr = tm->registrations[i];
@@ -731,19 +598,15 @@ start_workers (vlib_main_t * vm)
          for (k = 0; k < tr->count; k++)
            {
              vlib_node_t *n;
+             u64 **c;
 
              vec_add2 (vlib_worker_threads, w, 1);
              /* Currently unused, may not really work */
              if (tr->mheap_size)
-               {
-#if USE_DLMALLOC == 0
-                 w->thread_mheap =
-                   mheap_alloc (0 /* use VM */ , tr->mheap_size);
-#else
-                 w->thread_mheap = create_mspace (tr->mheap_size,
-                                                  0 /* unlocked */ );
-#endif
-               }
+               w->thread_mheap = clib_mem_create_heap (0, tr->mheap_size,
+                                                       /* unlocked */ 0,
+                                                       "%s%d heap",
+                                                       tr->name, k);
              else
                w->thread_mheap = main_heap;
 
@@ -757,7 +620,7 @@ start_workers (vlib_main_t * vm)
              w->elog_track.name =
                (char *) format (0, "%s %d", tr->name, k + 1);
              vec_add1 (w->elog_track.name, 0);
-             elog_track_register (&vm->elog_main, &w->elog_track);
+             elog_track_register (vlib_get_elog_main (), &w->elog_track);
 
              if (tr->no_data_structure_clone)
                continue;
@@ -767,21 +630,22 @@ start_workers (vlib_main_t * vm)
 
              vm_clone = clib_mem_alloc_aligned (sizeof (*vm_clone),
                                                 CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
-             clib_memcpy (vm_clone, vlib_mains[0], sizeof (*vm_clone));
+             clib_memcpy (vm_clone, vlib_get_first_main (),
+                          sizeof (*vm_clone));
 
              vm_clone->thread_index = worker_thread_index;
-             vm_clone->heap_base = w->thread_mheap;
-             vm_clone->heap_aligned_base = (void *)
-               (((uword) w->thread_mheap) & ~(VLIB_FRAME_ALIGN - 1));
-             vm_clone->init_functions_called =
-               hash_create (0, /* value bytes */ 0);
              vm_clone->pending_rpc_requests = 0;
              vec_validate (vm_clone->pending_rpc_requests, 0);
-             _vec_len (vm_clone->pending_rpc_requests) = 0;
+             vec_set_len (vm_clone->pending_rpc_requests, 0);
              clib_memset (&vm_clone->random_buffer, 0,
                           sizeof (vm_clone->random_buffer));
+             clib_spinlock_init
+               (&vm_clone->worker_thread_main_loop_callback_lock);
+             clib_callback_data_init
+               (&vm_clone->vlib_node_runtime_perf_callbacks,
+                &vm_clone->worker_thread_main_loop_callback_lock);
 
-             nm = &vlib_mains[0]->node_main;
+             nm = &vlib_get_first_main ()->node_main;
              nm_clone = &vm_clone->node_main;
              /* fork next frames array, preserving node runtime indices */
              nm_clone->next_frames = vec_dup_aligned (nm->next_frames,
@@ -801,8 +665,8 @@ start_workers (vlib_main_t * vm)
 
              /* fork the frame dispatch queue */
              nm_clone->pending_frames = 0;
-             vec_validate (nm_clone->pending_frames, 10);      /* $$$$$?????? */
-             _vec_len (nm_clone->pending_frames) = 0;
+             vec_validate (nm_clone->pending_frames, 10);
+             vec_set_len (nm_clone->pending_frames, 0);
 
              /* fork nodes */
              nm_clone->nodes = 0;
@@ -828,7 +692,6 @@ start_workers (vlib_main_t * vm)
                           nm_clone->nodes_by_type[VLIB_NODE_TYPE_INTERNAL])
              {
                vlib_node_t *n = vlib_get_node (vm, rt->node_index);
-               rt->thread_index = vm_clone->thread_index;
                /* copy initial runtime_data from node */
                if (n->runtime_data && n->runtime_data_bytes > 0)
                  clib_memcpy (rt->runtime_data, n->runtime_data,
@@ -839,10 +702,29 @@ start_workers (vlib_main_t * vm)
              nm_clone->nodes_by_type[VLIB_NODE_TYPE_INPUT] =
                vec_dup_aligned (nm->nodes_by_type[VLIB_NODE_TYPE_INPUT],
                                 CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
+             clib_interrupt_init (
+               &nm_clone->input_node_interrupts,
+               vec_len (nm_clone->nodes_by_type[VLIB_NODE_TYPE_INPUT]));
+             clib_interrupt_init (
+               &nm_clone->pre_input_node_interrupts,
+               vec_len (nm_clone->nodes_by_type[VLIB_NODE_TYPE_PRE_INPUT]));
              vec_foreach (rt, nm_clone->nodes_by_type[VLIB_NODE_TYPE_INPUT])
              {
                vlib_node_t *n = vlib_get_node (vm, rt->node_index);
-               rt->thread_index = vm_clone->thread_index;
+               /* copy initial runtime_data from node */
+               if (n->runtime_data && n->runtime_data_bytes > 0)
+                 clib_memcpy (rt->runtime_data, n->runtime_data,
+                              clib_min (VLIB_NODE_RUNTIME_DATA_SIZE,
+                                        n->runtime_data_bytes));
+             }
+
+             nm_clone->nodes_by_type[VLIB_NODE_TYPE_PRE_INPUT] =
+               vec_dup_aligned (nm->nodes_by_type[VLIB_NODE_TYPE_PRE_INPUT],
+                                CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
+             vec_foreach (rt,
+                          nm_clone->nodes_by_type[VLIB_NODE_TYPE_PRE_INPUT])
+             {
+               vlib_node_t *n = vlib_get_node (vm, rt->node_index);
                /* copy initial runtime_data from node */
                if (n->runtime_data && n->runtime_data_bytes > 0)
                  clib_memcpy (rt->runtime_data, n->runtime_data,
@@ -853,38 +735,25 @@ start_workers (vlib_main_t * vm)
              nm_clone->processes = vec_dup_aligned (nm->processes,
                                                     CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
 
-             /* zap the (per worker) frame freelists, etc */
+             /* Create per-thread frame freelist */
              nm_clone->frame_sizes = 0;
-             nm_clone->frame_size_hash = hash_create (0, sizeof (uword));
+             nm_clone->node_by_error = nm->node_by_error;
 
              /* Packet trace buffers are guaranteed to be empty, nothing to do here */
 
              clib_mem_set_heap (oldheap);
-             vec_add1_aligned (vlib_mains, vm_clone, CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
-
-             vm_clone->error_main.counters = vec_dup_aligned
-               (vlib_mains[0]->error_main.counters, CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
-             vm_clone->error_main.counters_last_clear = vec_dup_aligned
-               (vlib_mains[0]->error_main.counters_last_clear,
-                CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
-
-             /* Fork the vlib_buffer_main_t free lists, etc. */
-             orig_freelist_pool = vm_clone->buffer_free_list_pool;
-             vm_clone->buffer_free_list_pool = 0;
-
-            /* *INDENT-OFF* */
-            pool_foreach (fl_orig, orig_freelist_pool,
-                          ({
-                            pool_get_aligned (vm_clone->buffer_free_list_pool,
-                                              fl_clone, CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
-                            ASSERT (fl_orig - orig_freelist_pool
-                                    == fl_clone - vm_clone->buffer_free_list_pool);
-
-                            fl_clone[0] = fl_orig[0];
-                            fl_clone->buffers = 0;
-                            fl_clone->n_alloc = 0;
-                          }));
-/* *INDENT-ON* */
+             vec_add1_aligned (vgm->vlib_mains, vm_clone,
+                               CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
+
+             /* Switch to the stats segment ... */
+             vlib_stats_validate (stats_err_entry_index, worker_thread_index,
+                                  vec_len (fvm->error_main.counters) - 1);
+             c = vlib_stats_get_entry_data_pointer (stats_err_entry_index);
+             vm_clone->error_main.counters = c[worker_thread_index];
+
+             vm_clone->error_main.counters_last_clear = vec_dup_aligned (
+               vlib_get_first_main ()->error_main.counters_last_clear,
+               CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
 
              worker_thread_index++;
            }
@@ -902,13 +771,10 @@ start_workers (vlib_main_t * vm)
              vec_add2 (vlib_worker_threads, w, 1);
              if (tr->mheap_size)
                {
-#if USE_DLMALLOC == 0
-                 w->thread_mheap =
-                   mheap_alloc (0 /* use VM */ , tr->mheap_size);
-#else
-                 w->thread_mheap =
-                   create_mspace (tr->mheap_size, 0 /* locked */ );
-#endif
+                 w->thread_mheap = clib_mem_create_heap (0, tr->mheap_size,
+                                                         /* locked */ 0,
+                                                         "%s%d heap",
+                                                         tr->name, j);
                }
              else
                w->thread_mheap = main_heap;
@@ -921,7 +787,7 @@ start_workers (vlib_main_t * vm)
                (char *) format (0, "%s %d", tr->name, j + 1);
              w->registration = tr;
              vec_add1 (w->elog_track.name, 0);
-             elog_track_register (&vm->elog_main, &w->elog_track);
+             elog_track_register (vlib_get_elog_main (), &w->elog_track);
            }
        }
     }
@@ -939,28 +805,37 @@ start_workers (vlib_main_t * vm)
        {
          for (j = 0; j < tr->count; j++)
            {
+
              w = vlib_worker_threads + worker_thread_index++;
              err = vlib_launch_thread_int (vlib_worker_thread_bootstrap_fn,
                                            w, 0);
              if (err)
-               clib_error_report (err);
+               clib_unix_error ("%U, thread %s init on cpu %d failed",
+                                format_clib_error, err, tr->name, 0);
            }
        }
       else
        {
          uword c;
-          /* *INDENT-OFF* */
-          clib_bitmap_foreach (c, tr->coremask, ({
+          clib_bitmap_foreach (c, tr->coremask)  {
             w = vlib_worker_threads + worker_thread_index++;
            err = vlib_launch_thread_int (vlib_worker_thread_bootstrap_fn,
                                          w, c);
            if (err)
-             clib_error_report (err);
-          }));
-          /* *INDENT-ON* */
+             clib_unix_error ("%U, thread %s init on cpu %d failed",
+                              format_clib_error, err, tr->name, c);
+           }
        }
     }
   vlib_worker_thread_barrier_sync (vm);
+  {
+    clib_error_t *err;
+    err = vlib_call_init_exit_functions (
+      vm, &vgm->num_workers_change_function_registrations, 1 /* call_once */,
+      1 /* is_global */);
+    if (err)
+      clib_error_report (err);
+  }
   vlib_worker_thread_barrier_release (vm);
   return 0;
 }
@@ -976,15 +851,10 @@ worker_thread_node_runtime_update_internal (void)
   vlib_node_main_t *nm, *nm_clone;
   vlib_main_t *vm_clone;
   vlib_node_runtime_t *rt;
-  never_inline void
-    vlib_node_runtime_sync_stats (vlib_main_t * vm,
-                                 vlib_node_runtime_t * r,
-                                 uword n_calls,
-                                 uword n_vectors, uword n_clocks);
 
   ASSERT (vlib_get_thread_index () == 0);
 
-  vm = vlib_mains[0];
+  vm = vlib_get_first_main ();
   nm = &vm->node_main;
 
   ASSERT (*vlib_worker_threads->wait_at_barrier == 1);
@@ -1000,11 +870,11 @@ worker_thread_node_runtime_update_internal (void)
       vlib_node_sync_stats (vm, n);
     }
 
-  for (i = 1; i < vec_len (vlib_mains); i++)
+  for (i = 1; i < vlib_get_n_threads (); i++)
     {
       vlib_node_t *n;
 
-      vm_clone = vlib_mains[i];
+      vm_clone = vlib_get_main_by_index (i);
       nm_clone = &vm_clone->node_main;
 
       for (j = 0; j < vec_len (nm_clone->nodes); j++)
@@ -1027,29 +897,41 @@ vlib_worker_thread_node_refork (void)
   vlib_node_main_t *nm, *nm_clone;
   vlib_node_t **old_nodes_clone;
   vlib_node_runtime_t *rt, *old_rt;
+  u64 **c;
 
   vlib_node_t *new_n_clone;
 
   int j;
 
-  vm = vlib_mains[0];
+  vm = vlib_get_first_main ();
   nm = &vm->node_main;
   vm_clone = vlib_get_main ();
   nm_clone = &vm_clone->node_main;
 
   /* Re-clone error heap */
-  u64 *old_counters = vm_clone->error_main.counters;
   u64 *old_counters_all_clear = vm_clone->error_main.counters_last_clear;
 
-  clib_memcpy (&vm_clone->error_main, &vm->error_main,
-              sizeof (vm->error_main));
+  clib_memcpy_fast (&vm_clone->error_main, &vm->error_main,
+                   sizeof (vm->error_main));
   j = vec_len (vm->error_main.counters) - 1;
-  vec_validate_aligned (old_counters, j, CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
+
+  c = vlib_stats_get_entry_data_pointer (vm->error_main.stats_err_entry_index);
+  vm_clone->error_main.counters = c[vm_clone->thread_index];
+
   vec_validate_aligned (old_counters_all_clear, j, CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
-  vm_clone->error_main.counters = old_counters;
   vm_clone->error_main.counters_last_clear = old_counters_all_clear;
 
-  nm_clone = &vm_clone->node_main;
+  for (j = 0; j < vec_len (nm_clone->next_frames); j++)
+    {
+      vlib_next_frame_t *nf = &nm_clone->next_frames[j];
+      if ((nf->flags & VLIB_FRAME_IS_ALLOCATED) && nf->frame != NULL)
+       {
+         vlib_frame_t *f = nf->frame;
+         nf->frame = NULL;
+         vlib_frame_free (vm_clone, f);
+       }
+    }
+
   vec_free (nm_clone->next_frames);
   nm_clone->next_frames = vec_dup_aligned (nm->next_frames,
                                           CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
@@ -1077,13 +959,9 @@ vlib_worker_thread_node_refork (void)
     clib_mem_alloc_no_fail (vec_len (nm->nodes) * sizeof (*new_n_clone));
   for (j = 0; j < vec_len (nm->nodes); j++)
     {
-      vlib_node_t *old_n_clone;
-      vlib_node_t *new_n;
+      vlib_node_t *new_n = nm->nodes[j];
 
-      new_n = nm->nodes[j];
-      old_n_clone = old_nodes_clone[j];
-
-      clib_memcpy (new_n_clone, new_n, sizeof (*new_n));
+      clib_memcpy_fast (new_n_clone, new_n, sizeof (*new_n));
       /* none of the copied nodes have enqueue rights given out */
       new_n_clone->owner_node_index = VLIB_INVALID_NODE_INDEX;
 
@@ -1097,16 +975,18 @@ vlib_worker_thread_node_refork (void)
        }
       else
        {
+         vlib_node_t *old_n_clone = old_nodes_clone[j];
          /* Copy stats if the old data is valid */
-         clib_memcpy (&new_n_clone->stats_total,
-                      &old_n_clone->stats_total,
-                      sizeof (new_n_clone->stats_total));
-         clib_memcpy (&new_n_clone->stats_last_clear,
-                      &old_n_clone->stats_last_clear,
-                      sizeof (new_n_clone->stats_last_clear));
+         clib_memcpy_fast (&new_n_clone->stats_total,
+                           &old_n_clone->stats_total,
+                           sizeof (new_n_clone->stats_total));
+         clib_memcpy_fast (&new_n_clone->stats_last_clear,
+                           &old_n_clone->stats_last_clear,
+                           sizeof (new_n_clone->stats_last_clear));
 
          /* keep previous node state */
          new_n_clone->state = old_n_clone->state;
+         new_n_clone->flags = old_n_clone->flags;
        }
       vec_add1 (nm_clone->nodes, new_n_clone);
       new_n_clone++;
@@ -1126,20 +1006,20 @@ vlib_worker_thread_node_refork (void)
   vec_foreach (rt, nm_clone->nodes_by_type[VLIB_NODE_TYPE_INTERNAL])
   {
     vlib_node_t *n = vlib_get_node (vm, rt->node_index);
-    rt->thread_index = vm_clone->thread_index;
     /* copy runtime_data, will be overwritten later for existing rt */
     if (n->runtime_data && n->runtime_data_bytes > 0)
-      clib_memcpy (rt->runtime_data, n->runtime_data,
-                  clib_min (VLIB_NODE_RUNTIME_DATA_SIZE,
-                            n->runtime_data_bytes));
+      clib_memcpy_fast (rt->runtime_data, n->runtime_data,
+                       clib_min (VLIB_NODE_RUNTIME_DATA_SIZE,
+                                 n->runtime_data_bytes));
   }
 
   for (j = 0; j < vec_len (old_rt); j++)
     {
       rt = vlib_node_get_runtime (vm_clone, old_rt[j].node_index);
       rt->state = old_rt[j].state;
-      clib_memcpy (rt->runtime_data, old_rt[j].runtime_data,
-                  VLIB_NODE_RUNTIME_DATA_SIZE);
+      rt->flags = old_rt[j].flags;
+      clib_memcpy_fast (rt->runtime_data, old_rt[j].runtime_data,
+                       VLIB_NODE_RUNTIME_DATA_SIZE);
     }
 
   vec_free (old_rt);
@@ -1149,30 +1029,65 @@ vlib_worker_thread_node_refork (void)
   nm_clone->nodes_by_type[VLIB_NODE_TYPE_INPUT] =
     vec_dup_aligned (nm->nodes_by_type[VLIB_NODE_TYPE_INPUT],
                     CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
+  clib_interrupt_resize (
+    &nm_clone->input_node_interrupts,
+    vec_len (nm_clone->nodes_by_type[VLIB_NODE_TYPE_INPUT]));
+  clib_interrupt_resize (
+    &nm_clone->pre_input_node_interrupts,
+    vec_len (nm_clone->nodes_by_type[VLIB_NODE_TYPE_PRE_INPUT]));
 
   vec_foreach (rt, nm_clone->nodes_by_type[VLIB_NODE_TYPE_INPUT])
   {
     vlib_node_t *n = vlib_get_node (vm, rt->node_index);
-    rt->thread_index = vm_clone->thread_index;
     /* copy runtime_data, will be overwritten later for existing rt */
     if (n->runtime_data && n->runtime_data_bytes > 0)
-      clib_memcpy (rt->runtime_data, n->runtime_data,
-                  clib_min (VLIB_NODE_RUNTIME_DATA_SIZE,
-                            n->runtime_data_bytes));
+      clib_memcpy_fast (rt->runtime_data, n->runtime_data,
+                       clib_min (VLIB_NODE_RUNTIME_DATA_SIZE,
+                                 n->runtime_data_bytes));
+  }
+
+  for (j = 0; j < vec_len (old_rt); j++)
+    {
+      rt = vlib_node_get_runtime (vm_clone, old_rt[j].node_index);
+      rt->state = old_rt[j].state;
+      rt->flags = old_rt[j].flags;
+      clib_memcpy_fast (rt->runtime_data, old_rt[j].runtime_data,
+                       VLIB_NODE_RUNTIME_DATA_SIZE);
+    }
+
+  vec_free (old_rt);
+
+  /* re-clone pre-input nodes */
+  old_rt = nm_clone->nodes_by_type[VLIB_NODE_TYPE_PRE_INPUT];
+  nm_clone->nodes_by_type[VLIB_NODE_TYPE_PRE_INPUT] =
+    vec_dup_aligned (nm->nodes_by_type[VLIB_NODE_TYPE_PRE_INPUT],
+                    CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
+
+  vec_foreach (rt, nm_clone->nodes_by_type[VLIB_NODE_TYPE_PRE_INPUT])
+  {
+    vlib_node_t *n = vlib_get_node (vm, rt->node_index);
+    /* copy runtime_data, will be overwritten later for existing rt */
+    if (n->runtime_data && n->runtime_data_bytes > 0)
+      clib_memcpy_fast (rt->runtime_data, n->runtime_data,
+                       clib_min (VLIB_NODE_RUNTIME_DATA_SIZE,
+                                 n->runtime_data_bytes));
   }
 
   for (j = 0; j < vec_len (old_rt); j++)
     {
       rt = vlib_node_get_runtime (vm_clone, old_rt[j].node_index);
       rt->state = old_rt[j].state;
-      clib_memcpy (rt->runtime_data, old_rt[j].runtime_data,
-                  VLIB_NODE_RUNTIME_DATA_SIZE);
+      rt->flags = old_rt[j].flags;
+      clib_memcpy_fast (rt->runtime_data, old_rt[j].runtime_data,
+                       VLIB_NODE_RUNTIME_DATA_SIZE);
     }
 
   vec_free (old_rt);
 
+  vec_free (nm_clone->processes);
   nm_clone->processes = vec_dup_aligned (nm->processes,
                                         CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
+  nm_clone->node_by_error = nm->node_by_error;
 }
 
 void
@@ -1234,6 +1149,9 @@ cpu_config (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input)
        ;
       else if (unformat (input, "skip-cores %u", &tm->skip_cores))
        ;
+      else if (unformat (input, "numa-heap-size %U",
+                        unformat_memory_size, &tm->numa_heap_size))
+       ;
       else if (unformat (input, "coremask-%s %U", &name,
                         unformat_bitmap_mask, &bitmap) ||
               unformat (input, "corelist-%s %U", &name,
@@ -1249,6 +1167,10 @@ cpu_config (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input)
            return clib_error_return (0,
                                      "corelist cannot be set for '%s' threads",
                                      name);
+         if (tr->count)
+           return clib_error_return
+             (0, "core placement of '%s' threads is already configured",
+              name);
 
          tr->coremask = bitmap;
          tr->count = clib_bitmap_count_set_bits (tr->coremask);
@@ -1267,9 +1189,14 @@ cpu_config (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input)
            return clib_error_return (0, "no such thread type 3 '%s'", name);
 
          tr = (vlib_thread_registration_t *) p[0];
+
          if (tr->fixed_count)
            return clib_error_return
-             (0, "number of %s threads not configurable", tr->name);
+             (0, "number of '%s' threads not configurable", name);
+         if (tr->count)
+           return clib_error_return
+             (0, "number of '%s' threads is already configured", name);
+
          tr->count = count;
        }
       else
@@ -1313,35 +1240,6 @@ cpu_config (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input)
 
 VLIB_EARLY_CONFIG_FUNCTION (cpu_config, "cpu");
 
-void vnet_main_fixup (vlib_fork_fixup_t which) __attribute__ ((weak));
-void
-vnet_main_fixup (vlib_fork_fixup_t which)
-{
-}
-
-void
-vlib_worker_thread_fork_fixup (vlib_fork_fixup_t which)
-{
-  vlib_main_t *vm = vlib_get_main ();
-
-  if (vlib_mains == 0)
-    return;
-
-  ASSERT (vlib_get_thread_index () == 0);
-  vlib_worker_thread_barrier_sync (vm);
-
-  switch (which)
-    {
-    case VLIB_WORKER_THREAD_FORK_FIXUP_NEW_SW_IF_INDEX:
-      vnet_main_fixup (VLIB_WORKER_THREAD_FORK_FIXUP_NEW_SW_IF_INDEX);
-      break;
-
-    default:
-      ASSERT (0);
-    }
-  vlib_worker_thread_barrier_release (vm);
-}
-
   /*
    * Enforce minimum open time to minimize packet loss due to Rx overflow,
    * based on a test based heuristic that barrier should be open for at least
@@ -1358,21 +1256,61 @@ vlib_worker_thread_fork_fixup (vlib_fork_fixup_t which)
 #endif
 
 void
-vlib_worker_thread_barrier_sync_int (vlib_main_t * vm)
+vlib_worker_thread_initial_barrier_sync_and_release (vlib_main_t * vm)
+{
+  f64 deadline;
+  f64 now = vlib_time_now (vm);
+  u32 count = vlib_get_n_threads () - 1;
+
+  /* No worker threads? */
+  if (count == 0)
+    return;
+
+  deadline = now + BARRIER_SYNC_TIMEOUT;
+  *vlib_worker_threads->wait_at_barrier = 1;
+  while (*vlib_worker_threads->workers_at_barrier != count)
+    {
+      if ((now = vlib_time_now (vm)) > deadline)
+       {
+         fformat (stderr, "%s: worker thread deadlock\n", __FUNCTION__);
+         os_panic ();
+       }
+      CLIB_PAUSE ();
+    }
+  *vlib_worker_threads->wait_at_barrier = 0;
+}
+
+/**
+ * Return true if the wroker thread barrier is held
+ */
+u8
+vlib_worker_thread_barrier_held (void)
+{
+  if (vlib_get_n_threads () < 2)
+    return (1);
+
+  return (*vlib_worker_threads->wait_at_barrier == 1);
+}
+
+void
+vlib_worker_thread_barrier_sync_int (vlib_main_t * vm, const char *func_name)
 {
   f64 deadline;
   f64 now;
   f64 t_entry;
   f64 t_open;
   f64 t_closed;
+  f64 max_vector_rate;
   u32 count;
+  int i;
 
-  if (vec_len (vlib_mains) < 2)
+  if (vlib_get_n_threads () < 2)
     return;
 
   ASSERT (vlib_get_thread_index () == 0);
 
-  count = vec_len (vlib_mains) - 1;
+  vlib_worker_threads[0].barrier_caller = func_name;
+  count = vlib_get_n_threads () - 1;
 
   /* Record entry relative to last close */
   now = vlib_time_now (vm);
@@ -1385,23 +1323,47 @@ vlib_worker_thread_barrier_sync_int (vlib_main_t * vm)
       return;
     }
 
+  if (PREDICT_FALSE (vec_len (vm->barrier_perf_callbacks) != 0))
+    clib_call_callbacks (vm->barrier_perf_callbacks, vm,
+                        vm->clib_time.last_cpu_time, 0 /* enter */ );
+
+  /*
+   * Need data to decide if we're working hard enough to honor
+   * the barrier hold-down timer.
+   */
+  max_vector_rate = 0.0;
+  for (i = 1; i < vlib_get_n_threads (); i++)
+    {
+      vlib_main_t *ovm = vlib_get_main_by_index (i);
+      max_vector_rate = clib_max (max_vector_rate,
+                                 (f64) vlib_last_vectors_per_main_loop (ovm));
+    }
+
   vlib_worker_threads[0].barrier_sync_count++;
 
   /* Enforce minimum barrier open time to minimize packet loss */
   ASSERT (vm->barrier_no_close_before <= (now + BARRIER_MINIMUM_OPEN_LIMIT));
 
-  while (1)
+  /*
+   * If any worker thread seems busy, which we define
+   * as a vector rate above 10, we enforce the barrier hold-down timer
+   */
+  if (max_vector_rate > 10.0)
     {
-      now = vlib_time_now (vm);
-      /* Barrier hold-down timer expired? */
-      if (now >= vm->barrier_no_close_before)
-       break;
-      if ((vm->barrier_no_close_before - now)
-         > (2.0 * BARRIER_MINIMUM_OPEN_LIMIT))
+      while (1)
        {
-         clib_warning ("clock change: would have waited for %.4f seconds",
-                       (vm->barrier_no_close_before - now));
-         break;
+         now = vlib_time_now (vm);
+         /* Barrier hold-down timer expired? */
+         if (now >= vm->barrier_no_close_before)
+           break;
+         if ((vm->barrier_no_close_before - now)
+             > (2.0 * BARRIER_MINIMUM_OPEN_LIMIT))
+           {
+             clib_warning
+               ("clock change: would have waited for %.4f seconds",
+                (vm->barrier_no_close_before - now));
+             break;
+           }
        }
     }
   /* Record time of closure */
@@ -1426,21 +1388,10 @@ vlib_worker_thread_barrier_sync_int (vlib_main_t * vm)
 
 }
 
-void vlib_stat_segment_lock (void) __attribute__ ((weak));
-void
-vlib_stat_segment_lock (void)
-{
-}
-
-void vlib_stat_segment_unlock (void) __attribute__ ((weak));
-void
-vlib_stat_segment_unlock (void)
-{
-}
-
 void
 vlib_worker_thread_barrier_release (vlib_main_t * vm)
 {
+  vlib_global_main_t *vgm = vlib_get_global_main ();
   f64 deadline;
   f64 now;
   f64 minimum_open;
@@ -1449,7 +1400,7 @@ vlib_worker_thread_barrier_release (vlib_main_t * vm)
   f64 t_update_main = 0.0;
   int refork_needed = 0;
 
-  if (vec_len (vlib_mains) < 2)
+  if (vlib_get_n_threads () < 2)
     return;
 
   ASSERT (vlib_get_thread_index () == 0);
@@ -1465,29 +1416,37 @@ vlib_worker_thread_barrier_release (vlib_main_t * vm)
     }
 
   /* Update (all) node runtimes before releasing the barrier, if needed */
-  if (vm->need_vlib_worker_thread_node_runtime_update)
+  if (vgm->need_vlib_worker_thread_node_runtime_update)
     {
       /*
        * Lock stat segment here, so we's safe when
        * rebuilding the stat segment node clones from the
        * stat thread...
        */
-      vlib_stat_segment_lock ();
+      vlib_stats_segment_lock ();
 
       /* Do stats elements on main thread */
       worker_thread_node_runtime_update_internal ();
-      vm->need_vlib_worker_thread_node_runtime_update = 0;
+      vgm->need_vlib_worker_thread_node_runtime_update = 0;
 
       /* Do per thread rebuilds in parallel */
       refork_needed = 1;
       clib_atomic_fetch_add (vlib_worker_threads->node_reforks_required,
-                            (vec_len (vlib_mains) - 1));
+                            (vlib_get_n_threads () - 1));
       now = vlib_time_now (vm);
       t_update_main = now - vm->barrier_epoch;
     }
 
   deadline = now + BARRIER_SYNC_TIMEOUT;
 
+  /*
+   * Note when we let go of the barrier.
+   * Workers can use this to derive a reasonably accurate
+   * time offset. See vlib_time_now(...)
+   */
+  vm->time_last_barrier_release = vlib_time_now (vm);
+  CLIB_MEMORY_STORE_BARRIER ();
+
   *vlib_worker_threads->wait_at_barrier = 0;
 
   while (*vlib_worker_threads->workers_at_barrier > 0)
@@ -1515,7 +1474,7 @@ vlib_worker_thread_barrier_release (vlib_main_t * vm)
              os_panic ();
            }
        }
-      vlib_stat_segment_unlock ();
+      vlib_stats_segment_unlock ();
     }
 
   t_closed_total = now - vm->barrier_epoch;
@@ -1534,146 +1493,116 @@ vlib_worker_thread_barrier_release (vlib_main_t * vm)
 
   barrier_trace_release (t_entry, t_closed_total, t_update_main);
 
+  if (PREDICT_FALSE (vec_len (vm->barrier_perf_callbacks) != 0))
+    clib_call_callbacks (vm->barrier_perf_callbacks, vm,
+                        vm->clib_time.last_cpu_time, 1 /* leave */ );
 }
 
-/*
- * Check the frame queue to see if any frames are available.
- * If so, pull the packets off the frames and put them to
- * the handoff node.
- */
-int
-vlib_frame_queue_dequeue (vlib_main_t * vm, vlib_frame_queue_main_t * fqm)
+static void
+vlib_worker_sync_rpc (void *args)
 {
-  u32 thread_id = vm->thread_index;
-  vlib_frame_queue_t *fq = fqm->vlib_frame_queues[thread_id];
-  vlib_frame_queue_elt_t *elt;
-  u32 *from, *to;
-  vlib_frame_t *f;
-  int msg_type;
-  int processed = 0;
-  u32 n_left_to_node;
-  u32 vectors = 0;
-
-  ASSERT (fq);
-  ASSERT (vm == vlib_mains[thread_id]);
-
-  if (PREDICT_FALSE (fqm->node_index == ~0))
-    return 0;
-  /*
-   * Gather trace data for frame queues
-   */
-  if (PREDICT_FALSE (fq->trace))
-    {
-      frame_queue_trace_t *fqt;
-      frame_queue_nelt_counter_t *fqh;
-      u32 elix;
-
-      fqt = &fqm->frame_queue_traces[thread_id];
-
-      fqt->nelts = fq->nelts;
-      fqt->head = fq->head;
-      fqt->head_hint = fq->head_hint;
-      fqt->tail = fq->tail;
-      fqt->threshold = fq->vector_threshold;
-      fqt->n_in_use = fqt->tail - fqt->head;
-      if (fqt->n_in_use >= fqt->nelts)
-       {
-         // if beyond max then use max
-         fqt->n_in_use = fqt->nelts - 1;
-       }
+  ASSERT (vlib_thread_is_main_w_barrier ());
+  vlib_worker_threads->wait_before_barrier = 0;
+}
 
-      /* Record the number of elements in use in the histogram */
-      fqh = &fqm->frame_queue_histogram[thread_id];
-      fqh->count[fqt->n_in_use]++;
+void
+vlib_workers_sync (void)
+{
+  if (PREDICT_FALSE (!vlib_num_workers ()))
+    return;
 
-      /* Record a snapshot of the elements in use */
-      for (elix = 0; elix < fqt->nelts; elix++)
-       {
-         elt = fq->elts + ((fq->head + 1 + elix) & (fq->nelts - 1));
-         if (1 || elt->valid)
-           {
-             fqt->n_vectors[elix] = elt->n_vectors;
-           }
-       }
-      fqt->written = 1;
+  if (!(*vlib_worker_threads->wait_at_barrier) &&
+      !clib_atomic_swap_rel_n (&vlib_worker_threads->wait_before_barrier, 1))
+    {
+      u32 thread_index = vlib_get_thread_index ();
+      vlib_rpc_call_main_thread (vlib_worker_sync_rpc, (u8 *) &thread_index,
+                                sizeof (thread_index));
+      vlib_worker_flush_pending_rpc_requests (vlib_get_main ());
     }
 
-  while (1)
-    {
-      if (fq->head == fq->tail)
-       {
-         fq->head_hint = fq->head;
-         return processed;
-       }
+  /* Wait until main thread asks for barrier */
+  while (!(*vlib_worker_threads->wait_at_barrier))
+    ;
 
-      elt = fq->elts + ((fq->head + 1) & (fq->nelts - 1));
+  /* Stop before barrier and make sure all threads are either
+   * at worker barrier or the barrier before it */
+  clib_atomic_fetch_add (&vlib_worker_threads->workers_before_barrier, 1);
+  while (vlib_num_workers () > (*vlib_worker_threads->workers_at_barrier +
+                               vlib_worker_threads->workers_before_barrier))
+    ;
+}
 
-      if (!elt->valid)
-       {
-         fq->head_hint = fq->head;
-         return processed;
-       }
+void
+vlib_workers_continue (void)
+{
+  if (PREDICT_FALSE (!vlib_num_workers ()))
+    return;
 
-      from = elt->buffer_index;
-      msg_type = elt->msg_type;
+  clib_atomic_fetch_add (&vlib_worker_threads->done_work_before_barrier, 1);
 
-      ASSERT (msg_type == VLIB_FRAME_QUEUE_ELT_DISPATCH_FRAME);
-      ASSERT (elt->n_vectors <= VLIB_FRAME_SIZE);
+  /* Wait until all workers are done with work before barrier */
+  while (vlib_worker_threads->done_work_before_barrier <
+        vlib_worker_threads->workers_before_barrier)
+    ;
 
-      f = vlib_get_frame_to_node (vm, fqm->node_index);
+  clib_atomic_fetch_add (&vlib_worker_threads->done_work_before_barrier, -1);
+  clib_atomic_fetch_add (&vlib_worker_threads->workers_before_barrier, -1);
+}
 
-      to = vlib_frame_vector_args (f);
+/**
+ * Wait until each of the workers has been once around the track
+ */
+void
+vlib_worker_wait_one_loop (void)
+{
+  vlib_global_main_t *vgm = vlib_get_global_main ();
+  ASSERT (vlib_get_thread_index () == 0);
 
-      n_left_to_node = elt->n_vectors;
+  if (vlib_get_n_threads () < 2)
+    return;
 
-      while (n_left_to_node >= 4)
-       {
-         to[0] = from[0];
-         to[1] = from[1];
-         to[2] = from[2];
-         to[3] = from[3];
-         to += 4;
-         from += 4;
-         n_left_to_node -= 4;
-       }
+  if (vlib_worker_thread_barrier_held ())
+    return;
 
-      while (n_left_to_node > 0)
-       {
-         to[0] = from[0];
-         to++;
-         from++;
-         n_left_to_node--;
-       }
+  u32 *counts = 0;
+  u32 ii;
 
-      vectors += elt->n_vectors;
-      f->n_vectors = elt->n_vectors;
-      vlib_put_frame_to_node (vm, fqm->node_index, f);
+  vec_validate (counts, vlib_get_n_threads () - 1);
 
-      elt->valid = 0;
-      elt->n_vectors = 0;
-      elt->msg_type = 0xfefefefe;
-      CLIB_MEMORY_BARRIER ();
-      fq->head++;
-      processed++;
+  /* record the current loop counts */
+  vec_foreach_index (ii, vgm->vlib_mains)
+    counts[ii] = vgm->vlib_mains[ii]->main_loop_count;
 
-      /*
-       * Limit the number of packets pushed into the graph
-       */
-      if (vectors >= fq->vector_threshold)
-       {
-         fq->head_hint = fq->head;
-         return processed;
-       }
+  /* spin until each changes, apart from the main thread, or we'd be
+   * a while */
+  for (ii = 1; ii < vec_len (counts); ii++)
+    {
+      while (counts[ii] == vgm->vlib_mains[ii]->main_loop_count)
+       CLIB_PAUSE ();
     }
-  ASSERT (0);
-  return processed;
+
+  vec_free (counts);
+  return;
+}
+
+void
+vlib_worker_flush_pending_rpc_requests (vlib_main_t *vm)
+{
+  vlib_main_t *vm_global = vlib_get_first_main ();
+
+  ASSERT (vm != vm_global);
+
+  clib_spinlock_lock_if_init (&vm_global->pending_rpc_lock);
+  vec_append (vm_global->pending_rpc_requests, vm->pending_rpc_requests);
+  vec_reset_length (vm->pending_rpc_requests);
+  clib_spinlock_unlock_if_init (&vm_global->pending_rpc_lock);
 }
 
 void
 vlib_worker_thread_fn (void *arg)
 {
+  vlib_global_main_t *vgm = vlib_get_global_main ();
   vlib_worker_thread_t *w = (vlib_worker_thread_t *) arg;
-  vlib_thread_main_t *tm = vlib_get_thread_main ();
   vlib_main_t *vm = vlib_get_main ();
   clib_error_t *e;
 
@@ -1683,12 +1612,11 @@ vlib_worker_thread_fn (void *arg)
   clib_time_init (&vm->clib_time);
   clib_mem_set_heap (w->thread_mheap);
 
-  /* Wait until the dpdk init sequence is complete */
-  while (tm->extern_thread_mgmt && tm->worker_thread_release == 0)
-    vlib_worker_thread_barrier_check ();
+  vm->worker_init_functions_called = hash_create (0, 0);
 
-  e = vlib_call_init_exit_functions
-    (vm, vm->worker_init_function_registrations, 1 /* call_once */ );
+  e = vlib_call_init_exit_functions_no_sort (
+    vm, &vgm->worker_init_function_registrations, 1 /* call_once */,
+    0 /* is_global */);
   if (e)
     clib_error_report (e);
 
@@ -1703,58 +1631,56 @@ VLIB_REGISTER_THREAD (worker_thread_reg, static) = {
 };
 /* *INDENT-ON* */
 
+extern clib_march_fn_registration
+  *vlib_frame_queue_dequeue_with_aux_fn_march_fn_registrations;
+extern clib_march_fn_registration
+  *vlib_frame_queue_dequeue_fn_march_fn_registrations;
 u32
 vlib_frame_queue_main_init (u32 node_index, u32 frame_queue_nelts)
 {
   vlib_thread_main_t *tm = vlib_get_thread_main ();
+  vlib_main_t *vm = vlib_get_main ();
   vlib_frame_queue_main_t *fqm;
   vlib_frame_queue_t *fq;
+  vlib_node_t *node;
   int i;
+  u32 num_threads;
 
   if (frame_queue_nelts == 0)
-    frame_queue_nelts = FRAME_QUEUE_NELTS;
+    frame_queue_nelts = FRAME_QUEUE_MAX_NELTS;
 
-  ASSERT (frame_queue_nelts >= 8);
+  num_threads = 1 /* main thread */  + tm->n_threads;
+  ASSERT (frame_queue_nelts >= 8 + num_threads);
 
   vec_add2 (tm->frame_queue_mains, fqm, 1);
 
+  node = vlib_get_node (vm, fqm->node_index);
+  ASSERT (node);
+  if (node->aux_offset)
+    {
+      fqm->frame_queue_dequeue_fn =
+       CLIB_MARCH_FN_VOID_POINTER (vlib_frame_queue_dequeue_with_aux_fn);
+    }
+  else
+    {
+      fqm->frame_queue_dequeue_fn =
+       CLIB_MARCH_FN_VOID_POINTER (vlib_frame_queue_dequeue_fn);
+    }
+
   fqm->node_index = node_index;
   fqm->frame_queue_nelts = frame_queue_nelts;
-  fqm->queue_hi_thresh = frame_queue_nelts - 2;
 
   vec_validate (fqm->vlib_frame_queues, tm->n_vlib_mains - 1);
-  vec_validate (fqm->per_thread_data, tm->n_vlib_mains - 1);
-  _vec_len (fqm->vlib_frame_queues) = 0;
+  vec_set_len (fqm->vlib_frame_queues, 0);
   for (i = 0; i < tm->n_vlib_mains; i++)
     {
-      vlib_frame_queue_per_thread_data_t *ptd;
       fq = vlib_frame_queue_alloc (frame_queue_nelts);
       vec_add1 (fqm->vlib_frame_queues, fq);
-
-      ptd = vec_elt_at_index (fqm->per_thread_data, i);
-      vec_validate (ptd->handoff_queue_elt_by_thread_index,
-                   tm->n_vlib_mains - 1);
-      vec_validate_init_empty (ptd->congested_handoff_queue_by_thread_index,
-                              tm->n_vlib_mains - 1,
-                              (vlib_frame_queue_t *) (~0));
     }
 
   return (fqm - tm->frame_queue_mains);
 }
 
-int
-vlib_thread_cb_register (struct vlib_main_t *vm, vlib_thread_callbacks_t * cb)
-{
-  vlib_thread_main_t *tm = vlib_get_thread_main ();
-
-  if (tm->extern_thread_mgmt)
-    return -1;
-
-  tm->cb.vlib_launch_thread_cb = cb->vlib_launch_thread_cb;
-  tm->extern_thread_mgmt = 1;
-  return 0;
-}
-
 void
 vlib_process_signal_event_mt_helper (vlib_process_signal_event_mt_args_t *
                                     args)
@@ -1781,11 +1707,65 @@ vlib_rpc_call_main_thread (void *callback, u8 * args, u32 arg_size)
 clib_error_t *
 threads_init (vlib_main_t * vm)
 {
+  const vlib_thread_main_t *tm = vlib_get_thread_main ();
+
+  if (tm->main_lcore == ~0 && tm->n_vlib_mains > 1)
+    return clib_error_return (0, "Configuration error, a main core must "
+                                "be specified when using worker threads");
+
   return 0;
 }
 
 VLIB_INIT_FUNCTION (threads_init);
 
+static clib_error_t *
+show_clock_command_fn (vlib_main_t * vm,
+                      unformat_input_t * input, vlib_cli_command_t * cmd)
+{
+  int verbose = 0;
+  clib_timebase_t _tb, *tb = &_tb;
+
+  (void) unformat (input, "verbose %=", &verbose, 1);
+
+  clib_timebase_init (tb, 0 /* GMT */ , CLIB_TIMEBASE_DAYLIGHT_NONE,
+                     &vm->clib_time);
+
+  vlib_cli_output (vm, "%U, %U GMT", format_clib_time, &vm->clib_time,
+                  verbose, format_clib_timebase_time,
+                  clib_timebase_now (tb));
+
+  vlib_cli_output (vm, "Time last barrier release %.9f",
+                  vm->time_last_barrier_release);
+
+  foreach_vlib_main ()
+    {
+      vlib_cli_output (vm, "%d: %U", this_vlib_main->thread_index,
+                      format_clib_time, &this_vlib_main->clib_time, verbose);
+
+      vlib_cli_output (vm, "Thread %d offset %.9f error %.9f",
+                      this_vlib_main->thread_index,
+                      this_vlib_main->time_offset,
+                      vm->time_last_barrier_release -
+                        this_vlib_main->time_last_barrier_release);
+    }
+  return 0;
+}
+
+/* *INDENT-OFF* */
+VLIB_CLI_COMMAND (f_command, static) =
+{
+  .path = "show clock",
+  .short_help = "show clock",
+  .function = show_clock_command_fn,
+};
+/* *INDENT-ON* */
+
+vlib_thread_main_t *
+vlib_get_thread_main_not_inline (void)
+{
+  return vlib_get_thread_main ();
+}
+
 /*
  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
  *