examples/l3fwd/l3fwd_neon.h

   1 /*-
   2  *   BSD LICENSE
   3  *
   4  *   Copyright(c) 2016 Intel Corporation. All rights reserved.
   5  *   Copyright(c) 2017, Linaro Limited
   6  *   All rights reserved.
   7  *
   8  *   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  *   modification, are permitted provided that the following conditions
  10  *   are met:
  11  *
  12  *     * Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  14  *     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  15  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  16  *       the documentation and/or other materials provided with the
  17  *       distribution.
  18  *     * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
  19  *       contributors may be used to endorse or promote products derived
  20  *       from this software without specific prior written permission.
  21  *
  22  *   THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  23  *   "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  24  *   LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
  25  *   A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
  26  *   OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  27  *   SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
  28  *   LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  29  *   DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  30  *   THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  31  *   (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
  32  *   OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  33  */
  34
  35
  36 #ifndef _L3FWD_NEON_H_
  37 #define _L3FWD_NEON_H_
  38
  39 #include "l3fwd.h"
  40 #include "l3fwd_common.h"
  41
  42 /*
  43  * Update source and destination MAC addresses in the ethernet header.
  44  * Perform RFC1812 checks and updates for IPV4 packets.
  45  */
  46 static inline void
  47 processx4_step3(struct rte_mbuf *pkt[FWDSTEP], uint16_t dst_port[FWDSTEP])
  48 {
  49         uint32x4_t te[FWDSTEP];
  50         uint32x4_t ve[FWDSTEP];
  51         uint32_t *p[FWDSTEP];
  52
  53         p[0] = rte_pktmbuf_mtod(pkt[0], uint32_t *);
  54         p[1] = rte_pktmbuf_mtod(pkt[1], uint32_t *);
  55         p[2] = rte_pktmbuf_mtod(pkt[2], uint32_t *);
  56         p[3] = rte_pktmbuf_mtod(pkt[3], uint32_t *);
  57
  58         ve[0] = vreinterpretq_u32_s32(val_eth[dst_port[0]]);
  59         te[0] = vld1q_u32(p[0]);
  60
  61         ve[1] = vreinterpretq_u32_s32(val_eth[dst_port[1]]);
  62         te[1] = vld1q_u32(p[1]);
  63
  64         ve[2] = vreinterpretq_u32_s32(val_eth[dst_port[2]]);
  65         te[2] = vld1q_u32(p[2]);
  66
  67         ve[3] = vreinterpretq_u32_s32(val_eth[dst_port[3]]);
  68         te[3] = vld1q_u32(p[3]);
  69
  70         /* Update last 4 bytes */
  71         ve[0] = vsetq_lane_u32(vgetq_lane_u32(te[0], 3), ve[0], 3);
  72         ve[1] = vsetq_lane_u32(vgetq_lane_u32(te[1], 3), ve[1], 3);
  73         ve[2] = vsetq_lane_u32(vgetq_lane_u32(te[2], 3), ve[2], 3);
  74         ve[3] = vsetq_lane_u32(vgetq_lane_u32(te[3], 3), ve[3], 3);
  75
  76         vst1q_u32(p[0], ve[0]);
  77         vst1q_u32(p[1], ve[1]);
  78         vst1q_u32(p[2], ve[2]);
  79         vst1q_u32(p[3], ve[3]);
  80
  81         rfc1812_process((struct ipv4_hdr *)((struct ether_hdr *)p[0] + 1),
  82                 &dst_port[0], pkt[0]->packet_type);
  83         rfc1812_process((struct ipv4_hdr *)((struct ether_hdr *)p[1] + 1),
  84                 &dst_port[1], pkt[1]->packet_type);
  85         rfc1812_process((struct ipv4_hdr *)((struct ether_hdr *)p[2] + 1),
  86                 &dst_port[2], pkt[2]->packet_type);
  87         rfc1812_process((struct ipv4_hdr *)((struct ether_hdr *)p[3] + 1),
  88                 &dst_port[3], pkt[3]->packet_type);
  89 }
  90
  91 /*
  92  * Group consecutive packets with the same destination port in bursts of 4.
  93  * Suppose we have array of destionation ports:
  94  * dst_port[] = {a, b, c, d,, e, ... }
  95  * dp1 should contain: <a, b, c, d>, dp2: <b, c, d, e>.
  96  * We doing 4 comparisons at once and the result is 4 bit mask.
  97  * This mask is used as an index into prebuild array of pnum values.
  98  */
  99 static inline uint16_t *
 100 port_groupx4(uint16_t pn[FWDSTEP + 1], uint16_t *lp, uint16x8_t dp1,
 101              uint16x8_t dp2)
 102 {
 103         union {
 104                 uint16_t u16[FWDSTEP + 1];
 105                 uint64_t u64;
 106         } *pnum = (void *)pn;
 107
 108         int32_t v;
 109         uint16x8_t mask = {1, 2, 4, 8, 0, 0, 0, 0};
 110
 111         dp1 = vceqq_u16(dp1, dp2);
 112         dp1 = vandq_u16(dp1, mask);
 113         v = vaddvq_u16(dp1);
 114
 115         /* update last port counter. */
 116         lp[0] += gptbl[v].lpv;
 117
 118         /* if dest port value has changed. */
 119         if (v != GRPMSK) {
 120                 pnum->u64 = gptbl[v].pnum;
 121                 pnum->u16[FWDSTEP] = 1;
 122                 lp = pnum->u16 + gptbl[v].idx;
 123         }
 124
 125         return lp;
 126 }
 127
 128 /**
 129  * Process one packet:
 130  * Update source and destination MAC addresses in the ethernet header.
 131  * Perform RFC1812 checks and updates for IPV4 packets.
 132  */
 133 static inline void
 134 process_packet(struct rte_mbuf *pkt, uint16_t *dst_port)
 135 {
 136         struct ether_hdr *eth_hdr;
 137         uint32x4_t te, ve;
 138
 139         eth_hdr = rte_pktmbuf_mtod(pkt, struct ether_hdr *);
 140
 141         te = vld1q_u32((uint32_t *)eth_hdr);
 142         ve = vreinterpretq_u32_s32(val_eth[dst_port[0]]);
 143
 144
 145         rfc1812_process((struct ipv4_hdr *)(eth_hdr + 1), dst_port,
 146                         pkt->packet_type);
 147
 148         ve = vcopyq_laneq_u32(ve, 3, te, 3);
 149         vst1q_u32((uint32_t *)eth_hdr, ve);
 150 }
 151
 152 /**
 153  * Send packets burst from pkts_burst to the ports in dst_port array
 154  */
 155 static __rte_always_inline void
 156 send_packets_multi(struct lcore_conf *qconf, struct rte_mbuf **pkts_burst,
 157                 uint16_t dst_port[MAX_PKT_BURST], int nb_rx)
 158 {
 159         int32_t k;
 160         int j = 0;
 161         uint16_t dlp;
 162         uint16_t *lp;
 163         uint16_t pnum[MAX_PKT_BURST + 1];
 164
 165         /*
 166          * Finish packet processing and group consecutive
 167          * packets with the same destination port.
 168          */
 169         k = RTE_ALIGN_FLOOR(nb_rx, FWDSTEP);
 170         if (k != 0) {
 171                 uint16x8_t dp1, dp2;
 172
 173                 lp = pnum;
 174                 lp[0] = 1;
 175
 176                 processx4_step3(pkts_burst, dst_port);
 177
 178                 /* dp1: <d[0], d[1], d[2], d[3], ... > */
 179                 dp1 = vld1q_u16(dst_port);
 180
 181                 for (j = FWDSTEP; j != k; j += FWDSTEP) {
 182                         processx4_step3(&pkts_burst[j], &dst_port[j]);
 183
 184                         /*
 185                          * dp2:
 186                          * <d[j-3], d[j-2], d[j-1], d[j], ... >
 187                          */
 188                         dp2 = vld1q_u16(&dst_port[j - FWDSTEP + 1]);
 189                         lp  = port_groupx4(&pnum[j - FWDSTEP], lp, dp1, dp2);
 190
 191                         /*
 192                          * dp1:
 193                          * <d[j], d[j+1], d[j+2], d[j+3], ... >
 194                          */
 195                         dp1 = vextq_u16(dp1, dp1, FWDSTEP - 1);
 196                 }
 197
 198                 /*
 199                  * dp2: <d[j-3], d[j-2], d[j-1], d[j-1], ... >
 200                  */
 201                 dp2 = vextq_u16(dp1, dp1, 1);
 202                 dp2 = vsetq_lane_u16(vgetq_lane_u16(dp2, 2), dp2, 3);
 203                 lp  = port_groupx4(&pnum[j - FWDSTEP], lp, dp1, dp2);
 204
 205                 /*
 206                  * remove values added by the last repeated
 207                  * dst port.
 208                  */
 209                 lp[0]--;
 210                 dlp = dst_port[j - 1];
 211         } else {
 212                 /* set dlp and lp to the never used values. */
 213                 dlp = BAD_PORT - 1;
 214                 lp = pnum + MAX_PKT_BURST;
 215         }
 216
 217         /* Process up to last 3 packets one by one. */
 218         switch (nb_rx % FWDSTEP) {
 219         case 3:
 220                 process_packet(pkts_burst[j], dst_port + j);
 221                 GROUP_PORT_STEP(dlp, dst_port, lp, pnum, j);
 222                 j++;
 223                 /* fallthrough */
 224         case 2:
 225                 process_packet(pkts_burst[j], dst_port + j);
 226                 GROUP_PORT_STEP(dlp, dst_port, lp, pnum, j);
 227                 j++;
 228                 /* fallthrough */
 229         case 1:
 230                 process_packet(pkts_burst[j], dst_port + j);
 231                 GROUP_PORT_STEP(dlp, dst_port, lp, pnum, j);
 232                 j++;
 233         }
 234
 235         /*
 236          * Send packets out, through destination port.
 237          * Consecutive packets with the same destination port
 238          * are already grouped together.
 239          * If destination port for the packet equals BAD_PORT,
 240          * then free the packet without sending it out.
 241          */
 242         for (j = 0; j < nb_rx; j += k) {
 243
 244                 int32_t m;
 245                 uint16_t pn;
 246
 247                 pn = dst_port[j];
 248                 k = pnum[j];
 249
 250                 if (likely(pn != BAD_PORT))
 251                         send_packetsx4(qconf, pn, pkts_burst + j, k);
 252                 else
 253                         for (m = j; m != j + k; m++)
 254                                 rte_pktmbuf_free(pkts_burst[m]);
 255
 256         }
 257 }
 258
 259 #endif /* _L3FWD_NEON_H_ */