Imported Upstream version 16.11
[deb_dpdk.git] / lib / librte_mempool / rte_mempool.h
1 /*-
2  *   BSD LICENSE
3  *
4  *   Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation. All rights reserved.
5  *   Copyright(c) 2016 6WIND S.A.
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 #ifndef _RTE_MEMPOOL_H_
36 #define _RTE_MEMPOOL_H_
37
38 /**
39  * @file
40  * RTE Mempool.
41  *
42  * A memory pool is an allocator of fixed-size object. It is
43  * identified by its name, and uses a ring to store free objects. It
44  * provides some other optional services, like a per-core object
45  * cache, and an alignment helper to ensure that objects are padded
46  * to spread them equally on all RAM channels, ranks, and so on.
47  *
48  * Objects owned by a mempool should never be added in another
49  * mempool. When an object is freed using rte_mempool_put() or
50  * equivalent, the object data is not modified; the user can save some
51  * meta-data in the object data and retrieve them when allocating a
52  * new object.
53  *
54  * Note: the mempool implementation is not preemptable. A lcore must
55  * not be interrupted by another task that uses the same mempool
56  * (because it uses a ring which is not preemptable). Also, mempool
57  * functions must not be used outside the DPDK environment: for
58  * example, in linuxapp environment, a thread that is not created by
59  * the EAL must not use mempools. This is due to the per-lcore cache
60  * that won't work as rte_lcore_id() will not return a correct value.
61  */
62
63 #include <stdio.h>
64 #include <stdlib.h>
65 #include <stdint.h>
66 #include <errno.h>
67 #include <inttypes.h>
68 #include <sys/queue.h>
69
70 #include <rte_spinlock.h>
71 #include <rte_log.h>
72 #include <rte_debug.h>
73 #include <rte_lcore.h>
74 #include <rte_memory.h>
75 #include <rte_branch_prediction.h>
76 #include <rte_ring.h>
77 #include <rte_memcpy.h>
78 #include <rte_common.h>
79
80 #ifdef __cplusplus
81 extern "C" {
82 #endif
83
84 #define RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE1  0xbadbadbadadd2e55ULL /**< Header cookie. */
85 #define RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE2  0xf2eef2eedadd2e55ULL /**< Header cookie. */
86 #define RTE_MEMPOOL_TRAILER_COOKIE  0xadd2e55badbadbadULL /**< Trailer cookie.*/
87
88 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
89 /**
90  * A structure that stores the mempool statistics (per-lcore).
91  */
92 struct rte_mempool_debug_stats {
93         uint64_t put_bulk;         /**< Number of puts. */
94         uint64_t put_objs;         /**< Number of objects successfully put. */
95         uint64_t get_success_bulk; /**< Successful allocation number. */
96         uint64_t get_success_objs; /**< Objects successfully allocated. */
97         uint64_t get_fail_bulk;    /**< Failed allocation number. */
98         uint64_t get_fail_objs;    /**< Objects that failed to be allocated. */
99 } __rte_cache_aligned;
100 #endif
101
102 /**
103  * A structure that stores a per-core object cache.
104  */
105 struct rte_mempool_cache {
106         uint32_t size;        /**< Size of the cache */
107         uint32_t flushthresh; /**< Threshold before we flush excess elements */
108         uint32_t len;         /**< Current cache count */
109         /*
110          * Cache is allocated to this size to allow it to overflow in certain
111          * cases to avoid needless emptying of cache.
112          */
113         void *objs[RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE * 3]; /**< Cache objects */
114 } __rte_cache_aligned;
115
116 /**
117  * A structure that stores the size of mempool elements.
118  */
119 struct rte_mempool_objsz {
120         uint32_t elt_size;     /**< Size of an element. */
121         uint32_t header_size;  /**< Size of header (before elt). */
122         uint32_t trailer_size; /**< Size of trailer (after elt). */
123         uint32_t total_size;
124         /**< Total size of an object (header + elt + trailer). */
125 };
126
127 /**< Maximum length of a memory pool's name. */
128 #define RTE_MEMPOOL_NAMESIZE (RTE_RING_NAMESIZE - \
129                               sizeof(RTE_MEMPOOL_MZ_PREFIX) + 1)
130 #define RTE_MEMPOOL_MZ_PREFIX "MP_"
131
132 /* "MP_<name>" */
133 #define RTE_MEMPOOL_MZ_FORMAT   RTE_MEMPOOL_MZ_PREFIX "%s"
134
135 #define MEMPOOL_PG_SHIFT_MAX    (sizeof(uintptr_t) * CHAR_BIT - 1)
136
137 /** Mempool over one chunk of physically continuous memory */
138 #define MEMPOOL_PG_NUM_DEFAULT  1
139
140 #ifndef RTE_MEMPOOL_ALIGN
141 #define RTE_MEMPOOL_ALIGN       RTE_CACHE_LINE_SIZE
142 #endif
143
144 #define RTE_MEMPOOL_ALIGN_MASK  (RTE_MEMPOOL_ALIGN - 1)
145
146 /**
147  * Mempool object header structure
148  *
149  * Each object stored in mempools are prefixed by this header structure,
150  * it allows to retrieve the mempool pointer from the object and to
151  * iterate on all objects attached to a mempool. When debug is enabled,
152  * a cookie is also added in this structure preventing corruptions and
153  * double-frees.
154  */
155 struct rte_mempool_objhdr {
156         STAILQ_ENTRY(rte_mempool_objhdr) next; /**< Next in list. */
157         struct rte_mempool *mp;          /**< The mempool owning the object. */
158         phys_addr_t physaddr;            /**< Physical address of the object. */
159 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
160         uint64_t cookie;                 /**< Debug cookie. */
161 #endif
162 };
163
164 /**
165  * A list of object headers type
166  */
167 STAILQ_HEAD(rte_mempool_objhdr_list, rte_mempool_objhdr);
168
169 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
170
171 /**
172  * Mempool object trailer structure
173  *
174  * In debug mode, each object stored in mempools are suffixed by this
175  * trailer structure containing a cookie preventing memory corruptions.
176  */
177 struct rte_mempool_objtlr {
178         uint64_t cookie;                 /**< Debug cookie. */
179 };
180
181 #endif
182
183 /**
184  * A list of memory where objects are stored
185  */
186 STAILQ_HEAD(rte_mempool_memhdr_list, rte_mempool_memhdr);
187
188 /**
189  * Callback used to free a memory chunk
190  */
191 typedef void (rte_mempool_memchunk_free_cb_t)(struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
192         void *opaque);
193
194 /**
195  * Mempool objects memory header structure
196  *
197  * The memory chunks where objects are stored. Each chunk is virtually
198  * and physically contiguous.
199  */
200 struct rte_mempool_memhdr {
201         STAILQ_ENTRY(rte_mempool_memhdr) next; /**< Next in list. */
202         struct rte_mempool *mp;  /**< The mempool owning the chunk */
203         void *addr;              /**< Virtual address of the chunk */
204         phys_addr_t phys_addr;   /**< Physical address of the chunk */
205         size_t len;              /**< length of the chunk */
206         rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb; /**< Free callback */
207         void *opaque;            /**< Argument passed to the free callback */
208 };
209
210 /**
211  * The RTE mempool structure.
212  */
213 struct rte_mempool {
214         /*
215          * Note: this field kept the RTE_MEMZONE_NAMESIZE size due to ABI
216          * compatibility requirements, it could be changed to
217          * RTE_MEMPOOL_NAMESIZE next time the ABI changes
218          */
219         char name[RTE_MEMZONE_NAMESIZE]; /**< Name of mempool. */
220         RTE_STD_C11
221         union {
222                 void *pool_data;         /**< Ring or pool to store objects. */
223                 uint64_t pool_id;        /**< External mempool identifier. */
224         };
225         void *pool_config;               /**< optional args for ops alloc. */
226         const struct rte_memzone *mz;    /**< Memzone where pool is alloc'd. */
227         int flags;                       /**< Flags of the mempool. */
228         int socket_id;                   /**< Socket id passed at create. */
229         uint32_t size;                   /**< Max size of the mempool. */
230         uint32_t cache_size;
231         /**< Size of per-lcore default local cache. */
232
233         uint32_t elt_size;               /**< Size of an element. */
234         uint32_t header_size;            /**< Size of header (before elt). */
235         uint32_t trailer_size;           /**< Size of trailer (after elt). */
236
237         unsigned private_data_size;      /**< Size of private data. */
238         /**
239          * Index into rte_mempool_ops_table array of mempool ops
240          * structs, which contain callback function pointers.
241          * We're using an index here rather than pointers to the callbacks
242          * to facilitate any secondary processes that may want to use
243          * this mempool.
244          */
245         int32_t ops_index;
246
247         struct rte_mempool_cache *local_cache; /**< Per-lcore local cache */
248
249         uint32_t populated_size;         /**< Number of populated objects. */
250         struct rte_mempool_objhdr_list elt_list; /**< List of objects in pool */
251         uint32_t nb_mem_chunks;          /**< Number of memory chunks */
252         struct rte_mempool_memhdr_list mem_list; /**< List of memory chunks */
253
254 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
255         /** Per-lcore statistics. */
256         struct rte_mempool_debug_stats stats[RTE_MAX_LCORE];
257 #endif
258 }  __rte_cache_aligned;
259
260 #define MEMPOOL_F_NO_SPREAD      0x0001 /**< Do not spread among memory channels. */
261 #define MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN 0x0002 /**< Do not align objs on cache lines.*/
262 #define MEMPOOL_F_SP_PUT         0x0004 /**< Default put is "single-producer".*/
263 #define MEMPOOL_F_SC_GET         0x0008 /**< Default get is "single-consumer".*/
264 #define MEMPOOL_F_POOL_CREATED   0x0010 /**< Internal: pool is created. */
265 #define MEMPOOL_F_NO_PHYS_CONTIG 0x0020 /**< Don't need physically contiguous objs. */
266
267 /**
268  * @internal When debug is enabled, store some statistics.
269  *
270  * @param mp
271  *   Pointer to the memory pool.
272  * @param name
273  *   Name of the statistics field to increment in the memory pool.
274  * @param n
275  *   Number to add to the object-oriented statistics.
276  */
277 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
278 #define __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, name, n) do {                    \
279                 unsigned __lcore_id = rte_lcore_id();           \
280                 if (__lcore_id < RTE_MAX_LCORE) {               \
281                         mp->stats[__lcore_id].name##_objs += n; \
282                         mp->stats[__lcore_id].name##_bulk += 1; \
283                 }                                               \
284         } while(0)
285 #else
286 #define __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, name, n) do {} while(0)
287 #endif
288
289 /**
290  * Calculate the size of the mempool header.
291  *
292  * @param mp
293  *   Pointer to the memory pool.
294  * @param cs
295  *   Size of the per-lcore cache.
296  */
297 #define MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, cs) \
298         (sizeof(*(mp)) + (((cs) == 0) ? 0 : \
299         (sizeof(struct rte_mempool_cache) * RTE_MAX_LCORE)))
300
301 /* return the header of a mempool object (internal) */
302 static inline struct rte_mempool_objhdr *__mempool_get_header(void *obj)
303 {
304         return (struct rte_mempool_objhdr *)RTE_PTR_SUB(obj,
305                 sizeof(struct rte_mempool_objhdr));
306 }
307
308 /**
309  * Return a pointer to the mempool owning this object.
310  *
311  * @param obj
312  *   An object that is owned by a pool. If this is not the case,
313  *   the behavior is undefined.
314  * @return
315  *   A pointer to the mempool structure.
316  */
317 static inline struct rte_mempool *rte_mempool_from_obj(void *obj)
318 {
319         struct rte_mempool_objhdr *hdr = __mempool_get_header(obj);
320         return hdr->mp;
321 }
322
323 /* return the trailer of a mempool object (internal) */
324 static inline struct rte_mempool_objtlr *__mempool_get_trailer(void *obj)
325 {
326         struct rte_mempool *mp = rte_mempool_from_obj(obj);
327         return (struct rte_mempool_objtlr *)RTE_PTR_ADD(obj, mp->elt_size);
328 }
329
330 /**
331  * @internal Check and update cookies or panic.
332  *
333  * @param mp
334  *   Pointer to the memory pool.
335  * @param obj_table_const
336  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
337  * @param n
338  *   Index of object in object table.
339  * @param free
340  *   - 0: object is supposed to be allocated, mark it as free
341  *   - 1: object is supposed to be free, mark it as allocated
342  *   - 2: just check that cookie is valid (free or allocated)
343  */
344 void rte_mempool_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
345         void * const *obj_table_const, unsigned n, int free);
346
347 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
348 #define __mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free) \
349         rte_mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free)
350 #else
351 #define __mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free) do {} while(0)
352 #endif /* RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG */
353
354 #define RTE_MEMPOOL_OPS_NAMESIZE 32 /**< Max length of ops struct name. */
355
356 /**
357  * Prototype for implementation specific data provisioning function.
358  *
359  * The function should provide the implementation specific memory for
360  * for use by the other mempool ops functions in a given mempool ops struct.
361  * E.g. the default ops provides an instance of the rte_ring for this purpose.
362  * it will most likely point to a different type of data structure, and
363  * will be transparent to the application programmer.
364  * This function should set mp->pool_data.
365  */
366 typedef int (*rte_mempool_alloc_t)(struct rte_mempool *mp);
367
368 /**
369  * Free the opaque private data pointed to by mp->pool_data pointer.
370  */
371 typedef void (*rte_mempool_free_t)(struct rte_mempool *mp);
372
373 /**
374  * Enqueue an object into the external pool.
375  */
376 typedef int (*rte_mempool_enqueue_t)(struct rte_mempool *mp,
377                 void * const *obj_table, unsigned int n);
378
379 /**
380  * Dequeue an object from the external pool.
381  */
382 typedef int (*rte_mempool_dequeue_t)(struct rte_mempool *mp,
383                 void **obj_table, unsigned int n);
384
385 /**
386  * Return the number of available objects in the external pool.
387  */
388 typedef unsigned (*rte_mempool_get_count)(const struct rte_mempool *mp);
389
390 /** Structure defining mempool operations structure */
391 struct rte_mempool_ops {
392         char name[RTE_MEMPOOL_OPS_NAMESIZE]; /**< Name of mempool ops struct. */
393         rte_mempool_alloc_t alloc;       /**< Allocate private data. */
394         rte_mempool_free_t free;         /**< Free the external pool. */
395         rte_mempool_enqueue_t enqueue;   /**< Enqueue an object. */
396         rte_mempool_dequeue_t dequeue;   /**< Dequeue an object. */
397         rte_mempool_get_count get_count; /**< Get qty of available objs. */
398 } __rte_cache_aligned;
399
400 #define RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX 16  /**< Max registered ops structs */
401
402 /**
403  * Structure storing the table of registered ops structs, each of which contain
404  * the function pointers for the mempool ops functions.
405  * Each process has its own storage for this ops struct array so that
406  * the mempools can be shared across primary and secondary processes.
407  * The indices used to access the array are valid across processes, whereas
408  * any function pointers stored directly in the mempool struct would not be.
409  * This results in us simply having "ops_index" in the mempool struct.
410  */
411 struct rte_mempool_ops_table {
412         rte_spinlock_t sl;     /**< Spinlock for add/delete. */
413         uint32_t num_ops;      /**< Number of used ops structs in the table. */
414         /**
415          * Storage for all possible ops structs.
416          */
417         struct rte_mempool_ops ops[RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX];
418 } __rte_cache_aligned;
419
420 /** Array of registered ops structs. */
421 extern struct rte_mempool_ops_table rte_mempool_ops_table;
422
423 /**
424  * @internal Get the mempool ops struct from its index.
425  *
426  * @param ops_index
427  *   The index of the ops struct in the ops struct table. It must be a valid
428  *   index: (0 <= idx < num_ops).
429  * @return
430  *   The pointer to the ops struct in the table.
431  */
432 static inline struct rte_mempool_ops *
433 rte_mempool_get_ops(int ops_index)
434 {
435         RTE_VERIFY((ops_index >= 0) && (ops_index < RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX));
436
437         return &rte_mempool_ops_table.ops[ops_index];
438 }
439
440 /**
441  * @internal Wrapper for mempool_ops alloc callback.
442  *
443  * @param mp
444  *   Pointer to the memory pool.
445  * @return
446  *   - 0: Success; successfully allocated mempool pool_data.
447  *   - <0: Error; code of alloc function.
448  */
449 int
450 rte_mempool_ops_alloc(struct rte_mempool *mp);
451
452 /**
453  * @internal Wrapper for mempool_ops dequeue callback.
454  *
455  * @param mp
456  *   Pointer to the memory pool.
457  * @param obj_table
458  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
459  * @param n
460  *   Number of objects to get.
461  * @return
462  *   - 0: Success; got n objects.
463  *   - <0: Error; code of dequeue function.
464  */
465 static inline int
466 rte_mempool_ops_dequeue_bulk(struct rte_mempool *mp,
467                 void **obj_table, unsigned n)
468 {
469         struct rte_mempool_ops *ops;
470
471         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
472         return ops->dequeue(mp, obj_table, n);
473 }
474
475 /**
476  * @internal wrapper for mempool_ops enqueue callback.
477  *
478  * @param mp
479  *   Pointer to the memory pool.
480  * @param obj_table
481  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
482  * @param n
483  *   Number of objects to put.
484  * @return
485  *   - 0: Success; n objects supplied.
486  *   - <0: Error; code of enqueue function.
487  */
488 static inline int
489 rte_mempool_ops_enqueue_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
490                 unsigned n)
491 {
492         struct rte_mempool_ops *ops;
493
494         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
495         return ops->enqueue(mp, obj_table, n);
496 }
497
498 /**
499  * @internal wrapper for mempool_ops get_count callback.
500  *
501  * @param mp
502  *   Pointer to the memory pool.
503  * @return
504  *   The number of available objects in the external pool.
505  */
506 unsigned
507 rte_mempool_ops_get_count(const struct rte_mempool *mp);
508
509 /**
510  * @internal wrapper for mempool_ops free callback.
511  *
512  * @param mp
513  *   Pointer to the memory pool.
514  */
515 void
516 rte_mempool_ops_free(struct rte_mempool *mp);
517
518 /**
519  * Set the ops of a mempool.
520  *
521  * This can only be done on a mempool that is not populated, i.e. just after
522  * a call to rte_mempool_create_empty().
523  *
524  * @param mp
525  *   Pointer to the memory pool.
526  * @param name
527  *   Name of the ops structure to use for this mempool.
528  * @param pool_config
529  *   Opaque data that can be passed by the application to the ops functions.
530  * @return
531  *   - 0: Success; the mempool is now using the requested ops functions.
532  *   - -EINVAL - Invalid ops struct name provided.
533  *   - -EEXIST - mempool already has an ops struct assigned.
534  */
535 int
536 rte_mempool_set_ops_byname(struct rte_mempool *mp, const char *name,
537                 void *pool_config);
538
539 /**
540  * Register mempool operations.
541  *
542  * @param ops
543  *   Pointer to an ops structure to register.
544  * @return
545  *   - >=0: Success; return the index of the ops struct in the table.
546  *   - -EINVAL - some missing callbacks while registering ops struct.
547  *   - -ENOSPC - the maximum number of ops structs has been reached.
548  */
549 int rte_mempool_register_ops(const struct rte_mempool_ops *ops);
550
551 /**
552  * Macro to statically register the ops of a mempool handler.
553  * Note that the rte_mempool_register_ops fails silently here when
554  * more then RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX is registered.
555  */
556 #define MEMPOOL_REGISTER_OPS(ops)                                       \
557         void mp_hdlr_init_##ops(void);                                  \
558         void __attribute__((constructor, used)) mp_hdlr_init_##ops(void)\
559         {                                                               \
560                 rte_mempool_register_ops(&ops);                 \
561         }
562
563 /**
564  * An object callback function for mempool.
565  *
566  * Used by rte_mempool_create() and rte_mempool_obj_iter().
567  */
568 typedef void (rte_mempool_obj_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
569                 void *opaque, void *obj, unsigned obj_idx);
570 typedef rte_mempool_obj_cb_t rte_mempool_obj_ctor_t; /* compat */
571
572 /**
573  * A memory callback function for mempool.
574  *
575  * Used by rte_mempool_mem_iter().
576  */
577 typedef void (rte_mempool_mem_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
578                 void *opaque, struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
579                 unsigned mem_idx);
580
581 /**
582  * A mempool constructor callback function.
583  *
584  * Arguments are the mempool and the opaque pointer given by the user in
585  * rte_mempool_create().
586  */
587 typedef void (rte_mempool_ctor_t)(struct rte_mempool *, void *);
588
589 /**
590  * Create a new mempool named *name* in memory.
591  *
592  * This function uses ``rte_memzone_reserve()`` to allocate memory. The
593  * pool contains n elements of elt_size. Its size is set to n.
594  *
595  * @param name
596  *   The name of the mempool.
597  * @param n
598  *   The number of elements in the mempool. The optimum size (in terms of
599  *   memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
600  *   n = (2^q - 1).
601  * @param elt_size
602  *   The size of each element.
603  * @param cache_size
604  *   If cache_size is non-zero, the rte_mempool library will try to
605  *   limit the accesses to the common lockless pool, by maintaining a
606  *   per-lcore object cache. This argument must be lower or equal to
607  *   CONFIG_RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE and n / 1.5. It is advised to choose
608  *   cache_size to have "n modulo cache_size == 0": if this is
609  *   not the case, some elements will always stay in the pool and will
610  *   never be used. The access to the per-lcore table is of course
611  *   faster than the multi-producer/consumer pool. The cache can be
612  *   disabled if the cache_size argument is set to 0; it can be useful to
613  *   avoid losing objects in cache. Note that even if not used, the
614  *   memory space for cache is always reserved in a mempool structure,
615  *   except if CONFIG_RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE is set to 0.
616  * @param private_data_size
617  *   The size of the private data appended after the mempool
618  *   structure. This is useful for storing some private data after the
619  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
620  * @param mp_init
621  *   A function pointer that is called for initialization of the pool,
622  *   before object initialization. The user can initialize the private
623  *   data in this function if needed. This parameter can be NULL if
624  *   not needed.
625  * @param mp_init_arg
626  *   An opaque pointer to data that can be used in the mempool
627  *   constructor function.
628  * @param obj_init
629  *   A function pointer that is called for each object at
630  *   initialization of the pool. The user can set some meta data in
631  *   objects if needed. This parameter can be NULL if not needed.
632  *   The obj_init() function takes the mempool pointer, the init_arg,
633  *   the object pointer and the object number as parameters.
634  * @param obj_init_arg
635  *   An opaque pointer to data that can be used as an argument for
636  *   each call to the object constructor function.
637  * @param socket_id
638  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
639  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
640  *   constraint for the reserved zone.
641  * @param flags
642  *   The *flags* arguments is an OR of following flags:
643  *   - MEMPOOL_F_NO_SPREAD: By default, objects addresses are spread
644  *     between channels in RAM: the pool allocator will add padding
645  *     between objects depending on the hardware configuration. See
646  *     Memory alignment constraints for details. If this flag is set,
647  *     the allocator will just align them to a cache line.
648  *   - MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN: By default, the returned objects are
649  *     cache-aligned. This flag removes this constraint, and no
650  *     padding will be present between objects. This flag implies
651  *     MEMPOOL_F_NO_SPREAD.
652  *   - MEMPOOL_F_SP_PUT: If this flag is set, the default behavior
653  *     when using rte_mempool_put() or rte_mempool_put_bulk() is
654  *     "single-producer". Otherwise, it is "multi-producers".
655  *   - MEMPOOL_F_SC_GET: If this flag is set, the default behavior
656  *     when using rte_mempool_get() or rte_mempool_get_bulk() is
657  *     "single-consumer". Otherwise, it is "multi-consumers".
658  *   - MEMPOOL_F_NO_PHYS_CONTIG: If set, allocated objects won't
659  *     necessarilly be contiguous in physical memory.
660  * @return
661  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
662  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
663  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
664  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
665  *    - EINVAL - cache size provided is too large
666  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
667  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
668  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
669  */
670 struct rte_mempool *
671 rte_mempool_create(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
672                    unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
673                    rte_mempool_ctor_t *mp_init, void *mp_init_arg,
674                    rte_mempool_obj_cb_t *obj_init, void *obj_init_arg,
675                    int socket_id, unsigned flags);
676
677 /**
678  * Create a new mempool named *name* in memory.
679  *
680  * The pool contains n elements of elt_size. Its size is set to n.
681  * This function uses ``memzone_reserve()`` to allocate the mempool header
682  * (and the objects if vaddr is NULL).
683  * Depending on the input parameters, mempool elements can be either allocated
684  * together with the mempool header, or an externally provided memory buffer
685  * could be used to store mempool objects. In later case, that external
686  * memory buffer can consist of set of disjoint physical pages.
687  *
688  * @param name
689  *   The name of the mempool.
690  * @param n
691  *   The number of elements in the mempool. The optimum size (in terms of
692  *   memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
693  *   n = (2^q - 1).
694  * @param elt_size
695  *   The size of each element.
696  * @param cache_size
697  *   Size of the cache. See rte_mempool_create() for details.
698  * @param private_data_size
699  *   The size of the private data appended after the mempool
700  *   structure. This is useful for storing some private data after the
701  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
702  * @param mp_init
703  *   A function pointer that is called for initialization of the pool,
704  *   before object initialization. The user can initialize the private
705  *   data in this function if needed. This parameter can be NULL if
706  *   not needed.
707  * @param mp_init_arg
708  *   An opaque pointer to data that can be used in the mempool
709  *   constructor function.
710  * @param obj_init
711  *   A function called for each object at initialization of the pool.
712  *   See rte_mempool_create() for details.
713  * @param obj_init_arg
714  *   An opaque pointer passed to the object constructor function.
715  * @param socket_id
716  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
717  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
718  *   constraint for the reserved zone.
719  * @param flags
720  *   Flags controlling the behavior of the mempool. See
721  *   rte_mempool_create() for details.
722  * @param vaddr
723  *   Virtual address of the externally allocated memory buffer.
724  *   Will be used to store mempool objects.
725  * @param paddr
726  *   Array of physical addresses of the pages that comprises given memory
727  *   buffer.
728  * @param pg_num
729  *   Number of elements in the paddr array.
730  * @param pg_shift
731  *   LOG2 of the physical pages size.
732  * @return
733  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
734  *   with rte_errno set appropriately. See rte_mempool_create() for details.
735  */
736 struct rte_mempool *
737 rte_mempool_xmem_create(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
738                 unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
739                 rte_mempool_ctor_t *mp_init, void *mp_init_arg,
740                 rte_mempool_obj_cb_t *obj_init, void *obj_init_arg,
741                 int socket_id, unsigned flags, void *vaddr,
742                 const phys_addr_t paddr[], uint32_t pg_num, uint32_t pg_shift);
743
744 /**
745  * Create an empty mempool
746  *
747  * The mempool is allocated and initialized, but it is not populated: no
748  * memory is allocated for the mempool elements. The user has to call
749  * rte_mempool_populate_*() to add memory chunks to the pool. Once
750  * populated, the user may also want to initialize each object with
751  * rte_mempool_obj_iter().
752  *
753  * @param name
754  *   The name of the mempool.
755  * @param n
756  *   The maximum number of elements that can be added in the mempool.
757  *   The optimum size (in terms of memory usage) for a mempool is when n
758  *   is a power of two minus one: n = (2^q - 1).
759  * @param elt_size
760  *   The size of each element.
761  * @param cache_size
762  *   Size of the cache. See rte_mempool_create() for details.
763  * @param private_data_size
764  *   The size of the private data appended after the mempool
765  *   structure. This is useful for storing some private data after the
766  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
767  * @param socket_id
768  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
769  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
770  *   constraint for the reserved zone.
771  * @param flags
772  *   Flags controlling the behavior of the mempool. See
773  *   rte_mempool_create() for details.
774  * @return
775  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
776  *   with rte_errno set appropriately. See rte_mempool_create() for details.
777  */
778 struct rte_mempool *
779 rte_mempool_create_empty(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
780         unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
781         int socket_id, unsigned flags);
782 /**
783  * Free a mempool
784  *
785  * Unlink the mempool from global list, free the memory chunks, and all
786  * memory referenced by the mempool. The objects must not be used by
787  * other cores as they will be freed.
788  *
789  * @param mp
790  *   A pointer to the mempool structure.
791  */
792 void
793 rte_mempool_free(struct rte_mempool *mp);
794
795 /**
796  * Add physically contiguous memory for objects in the pool at init
797  *
798  * Add a virtually and physically contiguous memory chunk in the pool
799  * where objects can be instanciated.
800  *
801  * If the given physical address is unknown (paddr = RTE_BAD_PHYS_ADDR),
802  * the chunk doesn't need to be physically contiguous (only virtually),
803  * and allocated objects may span two pages.
804  *
805  * @param mp
806  *   A pointer to the mempool structure.
807  * @param vaddr
808  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
809  * @param paddr
810  *   The physical address
811  * @param len
812  *   The length of memory in bytes.
813  * @param free_cb
814  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
815  * @param opaque
816  *   An opaque argument passed to free_cb.
817  * @return
818  *   The number of objects added on success.
819  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
820  *   mempool and a negative errno is returned.
821  */
822 int rte_mempool_populate_phys(struct rte_mempool *mp, char *vaddr,
823         phys_addr_t paddr, size_t len, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
824         void *opaque);
825
826 /**
827  * Add physical memory for objects in the pool at init
828  *
829  * Add a virtually contiguous memory chunk in the pool where objects can
830  * be instanciated. The physical addresses corresponding to the virtual
831  * area are described in paddr[], pg_num, pg_shift.
832  *
833  * @param mp
834  *   A pointer to the mempool structure.
835  * @param vaddr
836  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
837  * @param paddr
838  *   An array of physical addresses of each page composing the virtual
839  *   area.
840  * @param pg_num
841  *   Number of elements in the paddr array.
842  * @param pg_shift
843  *   LOG2 of the physical pages size.
844  * @param free_cb
845  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
846  * @param opaque
847  *   An opaque argument passed to free_cb.
848  * @return
849  *   The number of objects added on success.
850  *   On error, the chunks are not added in the memory list of the
851  *   mempool and a negative errno is returned.
852  */
853 int rte_mempool_populate_phys_tab(struct rte_mempool *mp, char *vaddr,
854         const phys_addr_t paddr[], uint32_t pg_num, uint32_t pg_shift,
855         rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb, void *opaque);
856
857 /**
858  * Add virtually contiguous memory for objects in the pool at init
859  *
860  * Add a virtually contiguous memory chunk in the pool where objects can
861  * be instanciated.
862  *
863  * @param mp
864  *   A pointer to the mempool structure.
865  * @param addr
866  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
867  *   Must be page-aligned.
868  * @param len
869  *   The length of memory in bytes. Must be page-aligned.
870  * @param pg_sz
871  *   The size of memory pages in this virtual area.
872  * @param free_cb
873  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
874  * @param opaque
875  *   An opaque argument passed to free_cb.
876  * @return
877  *   The number of objects added on success.
878  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
879  *   mempool and a negative errno is returned.
880  */
881 int
882 rte_mempool_populate_virt(struct rte_mempool *mp, char *addr,
883         size_t len, size_t pg_sz, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
884         void *opaque);
885
886 /**
887  * Add memory for objects in the pool at init
888  *
889  * This is the default function used by rte_mempool_create() to populate
890  * the mempool. It adds memory allocated using rte_memzone_reserve().
891  *
892  * @param mp
893  *   A pointer to the mempool structure.
894  * @return
895  *   The number of objects added on success.
896  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
897  *   mempool and a negative errno is returned.
898  */
899 int rte_mempool_populate_default(struct rte_mempool *mp);
900
901 /**
902  * Add memory from anonymous mapping for objects in the pool at init
903  *
904  * This function mmap an anonymous memory zone that is locked in
905  * memory to store the objects of the mempool.
906  *
907  * @param mp
908  *   A pointer to the mempool structure.
909  * @return
910  *   The number of objects added on success.
911  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
912  *   mempool and a negative errno is returned.
913  */
914 int rte_mempool_populate_anon(struct rte_mempool *mp);
915
916 /**
917  * Call a function for each mempool element
918  *
919  * Iterate across all objects attached to a rte_mempool and call the
920  * callback function on it.
921  *
922  * @param mp
923  *   A pointer to an initialized mempool.
924  * @param obj_cb
925  *   A function pointer that is called for each object.
926  * @param obj_cb_arg
927  *   An opaque pointer passed to the callback function.
928  * @return
929  *   Number of objects iterated.
930  */
931 uint32_t rte_mempool_obj_iter(struct rte_mempool *mp,
932         rte_mempool_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
933
934 /**
935  * Call a function for each mempool memory chunk
936  *
937  * Iterate across all memory chunks attached to a rte_mempool and call
938  * the callback function on it.
939  *
940  * @param mp
941  *   A pointer to an initialized mempool.
942  * @param mem_cb
943  *   A function pointer that is called for each memory chunk.
944  * @param mem_cb_arg
945  *   An opaque pointer passed to the callback function.
946  * @return
947  *   Number of memory chunks iterated.
948  */
949 uint32_t rte_mempool_mem_iter(struct rte_mempool *mp,
950         rte_mempool_mem_cb_t *mem_cb, void *mem_cb_arg);
951
952 /**
953  * Dump the status of the mempool to a file.
954  *
955  * @param f
956  *   A pointer to a file for output
957  * @param mp
958  *   A pointer to the mempool structure.
959  */
960 void rte_mempool_dump(FILE *f, struct rte_mempool *mp);
961
962 /**
963  * Create a user-owned mempool cache.
964  *
965  * This can be used by non-EAL threads to enable caching when they
966  * interact with a mempool.
967  *
968  * @param size
969  *   The size of the mempool cache. See rte_mempool_create()'s cache_size
970  *   parameter description for more information. The same limits and
971  *   considerations apply here too.
972  * @param socket_id
973  *   The socket identifier in the case of NUMA. The value can be
974  *   SOCKET_ID_ANY if there is no NUMA constraint for the reserved zone.
975  */
976 struct rte_mempool_cache *
977 rte_mempool_cache_create(uint32_t size, int socket_id);
978
979 /**
980  * Free a user-owned mempool cache.
981  *
982  * @param cache
983  *   A pointer to the mempool cache.
984  */
985 void
986 rte_mempool_cache_free(struct rte_mempool_cache *cache);
987
988 /**
989  * Flush a user-owned mempool cache to the specified mempool.
990  *
991  * @param cache
992  *   A pointer to the mempool cache.
993  * @param mp
994  *   A pointer to the mempool.
995  */
996 static inline void __attribute__((always_inline))
997 rte_mempool_cache_flush(struct rte_mempool_cache *cache,
998                         struct rte_mempool *mp)
999 {
1000         rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, cache->objs, cache->len);
1001         cache->len = 0;
1002 }
1003
1004 /**
1005  * Get a pointer to the per-lcore default mempool cache.
1006  *
1007  * @param mp
1008  *   A pointer to the mempool structure.
1009  * @param lcore_id
1010  *   The logical core id.
1011  * @return
1012  *   A pointer to the mempool cache or NULL if disabled or non-EAL thread.
1013  */
1014 static inline struct rte_mempool_cache *__attribute__((always_inline))
1015 rte_mempool_default_cache(struct rte_mempool *mp, unsigned lcore_id)
1016 {
1017         if (mp->cache_size == 0)
1018                 return NULL;
1019
1020         if (lcore_id >= RTE_MAX_LCORE)
1021                 return NULL;
1022
1023         return &mp->local_cache[lcore_id];
1024 }
1025
1026 /**
1027  * @internal Put several objects back in the mempool; used internally.
1028  * @param mp
1029  *   A pointer to the mempool structure.
1030  * @param obj_table
1031  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1032  * @param n
1033  *   The number of objects to store back in the mempool, must be strictly
1034  *   positive.
1035  * @param cache
1036  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1037  * @param flags
1038  *   The flags used for the mempool creation.
1039  *   Single-producer (MEMPOOL_F_SP_PUT flag) or multi-producers.
1040  */
1041 static inline void __attribute__((always_inline))
1042 __mempool_generic_put(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1043                       unsigned n, struct rte_mempool_cache *cache, int flags)
1044 {
1045         void **cache_objs;
1046
1047         /* increment stat now, adding in mempool always success */
1048         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put, n);
1049
1050         /* No cache provided or single producer */
1051         if (unlikely(cache == NULL || flags & MEMPOOL_F_SP_PUT))
1052                 goto ring_enqueue;
1053
1054         /* Go straight to ring if put would overflow mem allocated for cache */
1055         if (unlikely(n > RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE))
1056                 goto ring_enqueue;
1057
1058         cache_objs = &cache->objs[cache->len];
1059
1060         /*
1061          * The cache follows the following algorithm
1062          *   1. Add the objects to the cache
1063          *   2. Anything greater than the cache min value (if it crosses the
1064          *   cache flush threshold) is flushed to the ring.
1065          */
1066
1067         /* Add elements back into the cache */
1068         rte_memcpy(&cache_objs[0], obj_table, sizeof(void *) * n);
1069
1070         cache->len += n;
1071
1072         if (cache->len >= cache->flushthresh) {
1073                 rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, &cache->objs[cache->size],
1074                                 cache->len - cache->size);
1075                 cache->len = cache->size;
1076         }
1077
1078         return;
1079
1080 ring_enqueue:
1081
1082         /* push remaining objects in ring */
1083 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1084         if (rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n) < 0)
1085                 rte_panic("cannot put objects in mempool\n");
1086 #else
1087         rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n);
1088 #endif
1089 }
1090
1091
1092 /**
1093  * Put several objects back in the mempool.
1094  *
1095  * @param mp
1096  *   A pointer to the mempool structure.
1097  * @param obj_table
1098  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1099  * @param n
1100  *   The number of objects to add in the mempool from the obj_table.
1101  * @param cache
1102  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1103  * @param flags
1104  *   The flags used for the mempool creation.
1105  *   Single-producer (MEMPOOL_F_SP_PUT flag) or multi-producers.
1106  */
1107 static inline void __attribute__((always_inline))
1108 rte_mempool_generic_put(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1109                         unsigned n, struct rte_mempool_cache *cache, int flags)
1110 {
1111         __mempool_check_cookies(mp, obj_table, n, 0);
1112         __mempool_generic_put(mp, obj_table, n, cache, flags);
1113 }
1114
1115 /**
1116  * @deprecated
1117  * Put several objects back in the mempool (multi-producers safe).
1118  *
1119  * @param mp
1120  *   A pointer to the mempool structure.
1121  * @param obj_table
1122  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1123  * @param n
1124  *   The number of objects to add in the mempool from the obj_table.
1125  */
1126 __rte_deprecated
1127 static inline void __attribute__((always_inline))
1128 rte_mempool_mp_put_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1129                         unsigned n)
1130 {
1131         struct rte_mempool_cache *cache;
1132         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1133         rte_mempool_generic_put(mp, obj_table, n, cache, 0);
1134 }
1135
1136 /**
1137  * @deprecated
1138  * Put several objects back in the mempool (NOT multi-producers safe).
1139  *
1140  * @param mp
1141  *   A pointer to the mempool structure.
1142  * @param obj_table
1143  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1144  * @param n
1145  *   The number of objects to add in the mempool from obj_table.
1146  */
1147 __rte_deprecated
1148 static inline void __attribute__((always_inline))
1149 rte_mempool_sp_put_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1150                         unsigned n)
1151 {
1152         rte_mempool_generic_put(mp, obj_table, n, NULL, MEMPOOL_F_SP_PUT);
1153 }
1154
1155 /**
1156  * Put several objects back in the mempool.
1157  *
1158  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1159  * version depending on the default behavior that was specified at
1160  * mempool creation time (see flags).
1161  *
1162  * @param mp
1163  *   A pointer to the mempool structure.
1164  * @param obj_table
1165  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1166  * @param n
1167  *   The number of objects to add in the mempool from obj_table.
1168  */
1169 static inline void __attribute__((always_inline))
1170 rte_mempool_put_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1171                      unsigned n)
1172 {
1173         struct rte_mempool_cache *cache;
1174         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1175         rte_mempool_generic_put(mp, obj_table, n, cache, mp->flags);
1176 }
1177
1178 /**
1179  * @deprecated
1180  * Put one object in the mempool (multi-producers safe).
1181  *
1182  * @param mp
1183  *   A pointer to the mempool structure.
1184  * @param obj
1185  *   A pointer to the object to be added.
1186  */
1187 __rte_deprecated
1188 static inline void __attribute__((always_inline))
1189 rte_mempool_mp_put(struct rte_mempool *mp, void *obj)
1190 {
1191         struct rte_mempool_cache *cache;
1192         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1193         rte_mempool_generic_put(mp, &obj, 1, cache, 0);
1194 }
1195
1196 /**
1197  * @deprecated
1198  * Put one object back in the mempool (NOT multi-producers safe).
1199  *
1200  * @param mp
1201  *   A pointer to the mempool structure.
1202  * @param obj
1203  *   A pointer to the object to be added.
1204  */
1205 __rte_deprecated
1206 static inline void __attribute__((always_inline))
1207 rte_mempool_sp_put(struct rte_mempool *mp, void *obj)
1208 {
1209         rte_mempool_generic_put(mp, &obj, 1, NULL, MEMPOOL_F_SP_PUT);
1210 }
1211
1212 /**
1213  * Put one object back in the mempool.
1214  *
1215  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1216  * version depending on the default behavior that was specified at
1217  * mempool creation time (see flags).
1218  *
1219  * @param mp
1220  *   A pointer to the mempool structure.
1221  * @param obj
1222  *   A pointer to the object to be added.
1223  */
1224 static inline void __attribute__((always_inline))
1225 rte_mempool_put(struct rte_mempool *mp, void *obj)
1226 {
1227         rte_mempool_put_bulk(mp, &obj, 1);
1228 }
1229
1230 /**
1231  * @internal Get several objects from the mempool; used internally.
1232  * @param mp
1233  *   A pointer to the mempool structure.
1234  * @param obj_table
1235  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1236  * @param n
1237  *   The number of objects to get, must be strictly positive.
1238  * @param cache
1239  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1240  * @param flags
1241  *   The flags used for the mempool creation.
1242  *   Single-consumer (MEMPOOL_F_SC_GET flag) or multi-consumers.
1243  * @return
1244  *   - >=0: Success; number of objects supplied.
1245  *   - <0: Error; code of ring dequeue function.
1246  */
1247 static inline int __attribute__((always_inline))
1248 __mempool_generic_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_table,
1249                       unsigned n, struct rte_mempool_cache *cache, int flags)
1250 {
1251         int ret;
1252         uint32_t index, len;
1253         void **cache_objs;
1254
1255         /* No cache provided or single consumer */
1256         if (unlikely(cache == NULL || flags & MEMPOOL_F_SC_GET ||
1257                      n >= cache->size))
1258                 goto ring_dequeue;
1259
1260         cache_objs = cache->objs;
1261
1262         /* Can this be satisfied from the cache? */
1263         if (cache->len < n) {
1264                 /* No. Backfill the cache first, and then fill from it */
1265                 uint32_t req = n + (cache->size - cache->len);
1266
1267                 /* How many do we require i.e. number to fill the cache + the request */
1268                 ret = rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp,
1269                         &cache->objs[cache->len], req);
1270                 if (unlikely(ret < 0)) {
1271                         /*
1272                          * In the offchance that we are buffer constrained,
1273                          * where we are not able to allocate cache + n, go to
1274                          * the ring directly. If that fails, we are truly out of
1275                          * buffers.
1276                          */
1277                         goto ring_dequeue;
1278                 }
1279
1280                 cache->len += req;
1281         }
1282
1283         /* Now fill in the response ... */
1284         for (index = 0, len = cache->len - 1; index < n; ++index, len--, obj_table++)
1285                 *obj_table = cache_objs[len];
1286
1287         cache->len -= n;
1288
1289         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success, n);
1290
1291         return 0;
1292
1293 ring_dequeue:
1294
1295         /* get remaining objects from ring */
1296         ret = rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp, obj_table, n);
1297
1298         if (ret < 0)
1299                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail, n);
1300         else
1301                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success, n);
1302
1303         return ret;
1304 }
1305
1306 /**
1307  * Get several objects from the mempool.
1308  *
1309  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1310  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1311  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1312  * lcores are full.
1313  *
1314  * @param mp
1315  *   A pointer to the mempool structure.
1316  * @param obj_table
1317  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1318  * @param n
1319  *   The number of objects to get from mempool to obj_table.
1320  * @param cache
1321  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1322  * @param flags
1323  *   The flags used for the mempool creation.
1324  *   Single-consumer (MEMPOOL_F_SC_GET flag) or multi-consumers.
1325  * @return
1326  *   - 0: Success; objects taken.
1327  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1328  */
1329 static inline int __attribute__((always_inline))
1330 rte_mempool_generic_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_table, unsigned n,
1331                         struct rte_mempool_cache *cache, int flags)
1332 {
1333         int ret;
1334         ret = __mempool_generic_get(mp, obj_table, n, cache, flags);
1335         if (ret == 0)
1336                 __mempool_check_cookies(mp, obj_table, n, 1);
1337         return ret;
1338 }
1339
1340 /**
1341  * @deprecated
1342  * Get several objects from the mempool (multi-consumers safe).
1343  *
1344  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1345  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1346  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1347  * lcores are full.
1348  *
1349  * @param mp
1350  *   A pointer to the mempool structure.
1351  * @param obj_table
1352  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1353  * @param n
1354  *   The number of objects to get from mempool to obj_table.
1355  * @return
1356  *   - 0: Success; objects taken.
1357  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1358  */
1359 __rte_deprecated
1360 static inline int __attribute__((always_inline))
1361 rte_mempool_mc_get_bulk(struct rte_mempool *mp, void **obj_table, unsigned n)
1362 {
1363         struct rte_mempool_cache *cache;
1364         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1365         return rte_mempool_generic_get(mp, obj_table, n, cache, 0);
1366 }
1367
1368 /**
1369  * @deprecated
1370  * Get several objects from the mempool (NOT multi-consumers safe).
1371  *
1372  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1373  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1374  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1375  * lcores are full.
1376  *
1377  * @param mp
1378  *   A pointer to the mempool structure.
1379  * @param obj_table
1380  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1381  * @param n
1382  *   The number of objects to get from the mempool to obj_table.
1383  * @return
1384  *   - 0: Success; objects taken.
1385  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is
1386  *     retrieved.
1387  */
1388 __rte_deprecated
1389 static inline int __attribute__((always_inline))
1390 rte_mempool_sc_get_bulk(struct rte_mempool *mp, void **obj_table, unsigned n)
1391 {
1392         return rte_mempool_generic_get(mp, obj_table, n, NULL,
1393                                        MEMPOOL_F_SC_GET);
1394 }
1395
1396 /**
1397  * Get several objects from the mempool.
1398  *
1399  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1400  * version, depending on the default behaviour that was specified at
1401  * mempool creation time (see flags).
1402  *
1403  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1404  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1405  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1406  * lcores are full.
1407  *
1408  * @param mp
1409  *   A pointer to the mempool structure.
1410  * @param obj_table
1411  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1412  * @param n
1413  *   The number of objects to get from the mempool to obj_table.
1414  * @return
1415  *   - 0: Success; objects taken
1416  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1417  */
1418 static inline int __attribute__((always_inline))
1419 rte_mempool_get_bulk(struct rte_mempool *mp, void **obj_table, unsigned n)
1420 {
1421         struct rte_mempool_cache *cache;
1422         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1423         return rte_mempool_generic_get(mp, obj_table, n, cache, mp->flags);
1424 }
1425
1426 /**
1427  * @deprecated
1428  * Get one object from the mempool (multi-consumers safe).
1429  *
1430  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1431  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1432  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1433  * lcores are full.
1434  *
1435  * @param mp
1436  *   A pointer to the mempool structure.
1437  * @param obj_p
1438  *   A pointer to a void * pointer (object) that will be filled.
1439  * @return
1440  *   - 0: Success; objects taken.
1441  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1442  */
1443 __rte_deprecated
1444 static inline int __attribute__((always_inline))
1445 rte_mempool_mc_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_p)
1446 {
1447         struct rte_mempool_cache *cache;
1448         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1449         return rte_mempool_generic_get(mp, obj_p, 1, cache, 0);
1450 }
1451
1452 /**
1453  * @deprecated
1454  * Get one object from the mempool (NOT multi-consumers safe).
1455  *
1456  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1457  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1458  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1459  * lcores are full.
1460  *
1461  * @param mp
1462  *   A pointer to the mempool structure.
1463  * @param obj_p
1464  *   A pointer to a void * pointer (object) that will be filled.
1465  * @return
1466  *   - 0: Success; objects taken.
1467  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1468  */
1469 __rte_deprecated
1470 static inline int __attribute__((always_inline))
1471 rte_mempool_sc_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_p)
1472 {
1473         return rte_mempool_generic_get(mp, obj_p, 1, NULL, MEMPOOL_F_SC_GET);
1474 }
1475
1476 /**
1477  * Get one object from the mempool.
1478  *
1479  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1480  * version, depending on the default behavior that was specified at
1481  * mempool creation (see flags).
1482  *
1483  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1484  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1485  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1486  * lcores are full.
1487  *
1488  * @param mp
1489  *   A pointer to the mempool structure.
1490  * @param obj_p
1491  *   A pointer to a void * pointer (object) that will be filled.
1492  * @return
1493  *   - 0: Success; objects taken.
1494  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1495  */
1496 static inline int __attribute__((always_inline))
1497 rte_mempool_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_p)
1498 {
1499         return rte_mempool_get_bulk(mp, obj_p, 1);
1500 }
1501
1502 /**
1503  * Return the number of entries in the mempool.
1504  *
1505  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1506  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1507  * debug purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1508  *
1509  * @param mp
1510  *   A pointer to the mempool structure.
1511  * @return
1512  *   The number of entries in the mempool.
1513  */
1514 unsigned int rte_mempool_avail_count(const struct rte_mempool *mp);
1515
1516 /**
1517  * @deprecated
1518  * Return the number of entries in the mempool.
1519  *
1520  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1521  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1522  * debug purposes.
1523  *
1524  * @param mp
1525  *   A pointer to the mempool structure.
1526  * @return
1527  *   The number of entries in the mempool.
1528  */
1529 __rte_deprecated
1530 unsigned rte_mempool_count(const struct rte_mempool *mp);
1531
1532 /**
1533  * Return the number of elements which have been allocated from the mempool
1534  *
1535  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1536  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1537  * debug purposes.
1538  *
1539  * @param mp
1540  *   A pointer to the mempool structure.
1541  * @return
1542  *   The number of free entries in the mempool.
1543  */
1544 unsigned int
1545 rte_mempool_in_use_count(const struct rte_mempool *mp);
1546
1547 /**
1548  * @deprecated
1549  * Return the number of free entries in the mempool ring.
1550  * i.e. how many entries can be freed back to the mempool.
1551  *
1552  * NOTE: This corresponds to the number of elements *allocated* from the
1553  * memory pool, not the number of elements in the pool itself. To count
1554  * the number elements currently available in the pool, use "rte_mempool_count"
1555  *
1556  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1557  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1558  * debug purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1559  *
1560  * @param mp
1561  *   A pointer to the mempool structure.
1562  * @return
1563  *   The number of free entries in the mempool.
1564  */
1565 __rte_deprecated
1566 static inline unsigned
1567 rte_mempool_free_count(const struct rte_mempool *mp)
1568 {
1569         return rte_mempool_in_use_count(mp);
1570 }
1571
1572 /**
1573  * Test if the mempool is full.
1574  *
1575  * When cache is enabled, this function has to browse the length of all
1576  * lcores, so it should not be used in a data path, but only for debug
1577  * purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1578  *
1579  * @param mp
1580  *   A pointer to the mempool structure.
1581  * @return
1582  *   - 1: The mempool is full.
1583  *   - 0: The mempool is not full.
1584  */
1585 static inline int
1586 rte_mempool_full(const struct rte_mempool *mp)
1587 {
1588         return !!(rte_mempool_avail_count(mp) == mp->size);
1589 }
1590
1591 /**
1592  * Test if the mempool is empty.
1593  *
1594  * When cache is enabled, this function has to browse the length of all
1595  * lcores, so it should not be used in a data path, but only for debug
1596  * purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1597  *
1598  * @param mp
1599  *   A pointer to the mempool structure.
1600  * @return
1601  *   - 1: The mempool is empty.
1602  *   - 0: The mempool is not empty.
1603  */
1604 static inline int
1605 rte_mempool_empty(const struct rte_mempool *mp)
1606 {
1607         return !!(rte_mempool_avail_count(mp) == 0);
1608 }
1609
1610 /**
1611  * Return the physical address of elt, which is an element of the pool mp.
1612  *
1613  * @param mp
1614  *   A pointer to the mempool structure.
1615  * @param elt
1616  *   A pointer (virtual address) to the element of the pool.
1617  * @return
1618  *   The physical address of the elt element.
1619  *   If the mempool was created with MEMPOOL_F_NO_PHYS_CONTIG, the
1620  *   returned value is RTE_BAD_PHYS_ADDR.
1621  */
1622 static inline phys_addr_t
1623 rte_mempool_virt2phy(__rte_unused const struct rte_mempool *mp, const void *elt)
1624 {
1625         const struct rte_mempool_objhdr *hdr;
1626         hdr = (const struct rte_mempool_objhdr *)RTE_PTR_SUB(elt,
1627                 sizeof(*hdr));
1628         return hdr->physaddr;
1629 }
1630
1631 /**
1632  * Check the consistency of mempool objects.
1633  *
1634  * Verify the coherency of fields in the mempool structure. Also check
1635  * that the cookies of mempool objects (even the ones that are not
1636  * present in pool) have a correct value. If not, a panic will occur.
1637  *
1638  * @param mp
1639  *   A pointer to the mempool structure.
1640  */
1641 void rte_mempool_audit(struct rte_mempool *mp);
1642
1643 /**
1644  * Return a pointer to the private data in an mempool structure.
1645  *
1646  * @param mp
1647  *   A pointer to the mempool structure.
1648  * @return
1649  *   A pointer to the private data.
1650  */
1651 static inline void *rte_mempool_get_priv(struct rte_mempool *mp)
1652 {
1653         return (char *)mp +
1654                 MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, mp->cache_size);
1655 }
1656
1657 /**
1658  * Dump the status of all mempools on the console
1659  *
1660  * @param f
1661  *   A pointer to a file for output
1662  */
1663 void rte_mempool_list_dump(FILE *f);
1664
1665 /**
1666  * Search a mempool from its name
1667  *
1668  * @param name
1669  *   The name of the mempool.
1670  * @return
1671  *   The pointer to the mempool matching the name, or NULL if not found.
1672  *   NULL on error
1673  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
1674  *    - ENOENT - required entry not available to return.
1675  *
1676  */
1677 struct rte_mempool *rte_mempool_lookup(const char *name);
1678
1679 /**
1680  * Get the header, trailer and total size of a mempool element.
1681  *
1682  * Given a desired size of the mempool element and mempool flags,
1683  * calculates header, trailer, body and total sizes of the mempool object.
1684  *
1685  * @param elt_size
1686  *   The size of each element, without header and trailer.
1687  * @param flags
1688  *   The flags used for the mempool creation.
1689  *   Consult rte_mempool_create() for more information about possible values.
1690  *   The size of each element.
1691  * @param sz
1692  *   The calculated detailed size the mempool object. May be NULL.
1693  * @return
1694  *   Total size of the mempool object.
1695  */
1696 uint32_t rte_mempool_calc_obj_size(uint32_t elt_size, uint32_t flags,
1697         struct rte_mempool_objsz *sz);
1698
1699 /**
1700  * Get the size of memory required to store mempool elements.
1701  *
1702  * Calculate the maximum amount of memory required to store given number
1703  * of objects. Assume that the memory buffer will be aligned at page
1704  * boundary.
1705  *
1706  * Note that if object size is bigger then page size, then it assumes
1707  * that pages are grouped in subsets of physically continuous pages big
1708  * enough to store at least one object.
1709  *
1710  * @param elt_num
1711  *   Number of elements.
1712  * @param total_elt_sz
1713  *   The size of each element, including header and trailer, as returned
1714  *   by rte_mempool_calc_obj_size().
1715  * @param pg_shift
1716  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
1717  * @return
1718  *   Required memory size aligned at page boundary.
1719  */
1720 size_t rte_mempool_xmem_size(uint32_t elt_num, size_t total_elt_sz,
1721         uint32_t pg_shift);
1722
1723 /**
1724  * Get the size of memory required to store mempool elements.
1725  *
1726  * Calculate how much memory would be actually required with the given
1727  * memory footprint to store required number of objects.
1728  *
1729  * @param vaddr
1730  *   Virtual address of the externally allocated memory buffer.
1731  *   Will be used to store mempool objects.
1732  * @param elt_num
1733  *   Number of elements.
1734  * @param total_elt_sz
1735  *   The size of each element, including header and trailer, as returned
1736  *   by rte_mempool_calc_obj_size().
1737  * @param paddr
1738  *   Array of physical addresses of the pages that comprises given memory
1739  *   buffer.
1740  * @param pg_num
1741  *   Number of elements in the paddr array.
1742  * @param pg_shift
1743  *   LOG2 of the physical pages size.
1744  * @return
1745  *   On success, the number of bytes needed to store given number of
1746  *   objects, aligned to the given page size. If the provided memory
1747  *   buffer is too small, return a negative value whose absolute value
1748  *   is the actual number of elements that can be stored in that buffer.
1749  */
1750 ssize_t rte_mempool_xmem_usage(void *vaddr, uint32_t elt_num,
1751         size_t total_elt_sz, const phys_addr_t paddr[], uint32_t pg_num,
1752         uint32_t pg_shift);
1753
1754 /**
1755  * Walk list of all memory pools
1756  *
1757  * @param func
1758  *   Iterator function
1759  * @param arg
1760  *   Argument passed to iterator
1761  */
1762 void rte_mempool_walk(void (*func)(struct rte_mempool *, void *arg),
1763                       void *arg);
1764
1765 #ifdef __cplusplus
1766 }
1767 #endif
1768
1769 #endif /* _RTE_MEMPOOL_H_ */