lib/librte_ring/rte_ring.h

   1 /*-
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  31  *   OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  32  */
  33
  34 /*
  35  * Derived from FreeBSD's bufring.h
  36  *
  37  **************************************************************************
  38  *
  39  * Copyright (c) 2007-2009 Kip Macy kmacy@freebsd.org
  40  * All rights reserved.
  41  *
  42  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
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  44  *
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  49  *    contributors may be used to endorse or promote products derived from
  50  *    this software without specific prior written permission.
  51  *
  52  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS"
  53  * AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
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  55  * ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE
  56  * LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
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  59  * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
  60  * CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  61  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
  62  * POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  63  *
  64  ***************************************************************************/
  65
  66 #ifndef _RTE_RING_H_
  67 #define _RTE_RING_H_
  68
  69 /**
  70  * @file
  71  * RTE Ring
  72  *
  73  * The Ring Manager is a fixed-size queue, implemented as a table of
  74  * pointers. Head and tail pointers are modified atomically, allowing
  75  * concurrent access to it. It has the following features:
  76  *
  77  * - FIFO (First In First Out)
  78  * - Maximum size is fixed; the pointers are stored in a table.
  79  * - Lockless implementation.
  80  * - Multi- or single-consumer dequeue.
  81  * - Multi- or single-producer enqueue.
  82  * - Bulk dequeue.
  83  * - Bulk enqueue.
  84  *
  85  * Note: the ring implementation is not preemptable. A lcore must not
  86  * be interrupted by another task that uses the same ring.
  87  *
  88  */
  89
  90 #ifdef __cplusplus
  91 extern "C" {
  92 #endif
  93
  94 #include <stdio.h>
  95 #include <stdint.h>
  96 #include <sys/queue.h>
  97 #include <errno.h>
  98 #include <rte_common.h>
  99 #include <rte_config.h>
 100 #include <rte_memory.h>
 101 #include <rte_lcore.h>
 102 #include <rte_atomic.h>
 103 #include <rte_branch_prediction.h>
 104 #include <rte_memzone.h>
 105 #include <rte_pause.h>
 106
 107 #define RTE_TAILQ_RING_NAME "RTE_RING"
 108
 109 enum rte_ring_queue_behavior {
 110         RTE_RING_QUEUE_FIXED = 0, /* Enq/Deq a fixed number of items from a ring */
 111         RTE_RING_QUEUE_VARIABLE   /* Enq/Deq as many items as possible from ring */
 112 };
 113
 114 #define RTE_RING_MZ_PREFIX "RG_"
 115 /**< The maximum length of a ring name. */
 116 #define RTE_RING_NAMESIZE (RTE_MEMZONE_NAMESIZE - \
 117                            sizeof(RTE_RING_MZ_PREFIX) + 1)
 118
 119 struct rte_memzone; /* forward declaration, so as not to require memzone.h */
 120
 121 #if RTE_CACHE_LINE_SIZE < 128
 122 #define PROD_ALIGN (RTE_CACHE_LINE_SIZE * 2)
 123 #define CONS_ALIGN (RTE_CACHE_LINE_SIZE * 2)
 124 #else
 125 #define PROD_ALIGN RTE_CACHE_LINE_SIZE
 126 #define CONS_ALIGN RTE_CACHE_LINE_SIZE
 127 #endif
 128
 129 /* structure to hold a pair of head/tail values and other metadata */
 130 struct rte_ring_headtail {
 131         volatile uint32_t head;  /**< Prod/consumer head. */
 132         volatile uint32_t tail;  /**< Prod/consumer tail. */
 133         uint32_t single;         /**< True if single prod/cons */
 134 };
 135
 136 /**
 137  * An RTE ring structure.
 138  *
 139  * The producer and the consumer have a head and a tail index. The particularity
 140  * of these index is that they are not between 0 and size(ring). These indexes
 141  * are between 0 and 2^32, and we mask their value when we access the ring[]
 142  * field. Thanks to this assumption, we can do subtractions between 2 index
 143  * values in a modulo-32bit base: that's why the overflow of the indexes is not
 144  * a problem.
 145  */
 146 struct rte_ring {
 147         /*
 148          * Note: this field kept the RTE_MEMZONE_NAMESIZE size due to ABI
 149          * compatibility requirements, it could be changed to RTE_RING_NAMESIZE
 150          * next time the ABI changes
 151          */
 152         char name[RTE_MEMZONE_NAMESIZE] __rte_cache_aligned; /**< Name of the ring. */
 153         int flags;               /**< Flags supplied at creation. */
 154         const struct rte_memzone *memzone;
 155                         /**< Memzone, if any, containing the rte_ring */
 156         uint32_t size;           /**< Size of ring. */
 157         uint32_t mask;           /**< Mask (size-1) of ring. */
 158         uint32_t capacity;       /**< Usable size of ring */
 159
 160         /** Ring producer status. */
 161         struct rte_ring_headtail prod __rte_aligned(PROD_ALIGN);
 162
 163         /** Ring consumer status. */
 164         struct rte_ring_headtail cons __rte_aligned(CONS_ALIGN);
 165 };
 166
 167 #define RING_F_SP_ENQ 0x0001 /**< The default enqueue is "single-producer". */
 168 #define RING_F_SC_DEQ 0x0002 /**< The default dequeue is "single-consumer". */
 169 /**
 170  * Ring is to hold exactly requested number of entries.
 171  * Without this flag set, the ring size requested must be a power of 2, and the
 172  * usable space will be that size - 1. With the flag, the requested size will
 173  * be rounded up to the next power of two, but the usable space will be exactly
 174  * that requested. Worst case, if a power-of-2 size is requested, half the
 175  * ring space will be wasted.
 176  */
 177 #define RING_F_EXACT_SZ 0x0004
 178 #define RTE_RING_SZ_MASK  (0x7fffffffU) /**< Ring size mask */
 179
 180 /* @internal defines for passing to the enqueue dequeue worker functions */
 181 #define __IS_SP 1
 182 #define __IS_MP 0
 183 #define __IS_SC 1
 184 #define __IS_MC 0
 185
 186 /**
 187  * Calculate the memory size needed for a ring
 188  *
 189  * This function returns the number of bytes needed for a ring, given
 190  * the number of elements in it. This value is the sum of the size of
 191  * the structure rte_ring and the size of the memory needed by the
 192  * objects pointers. The value is aligned to a cache line size.
 193  *
 194  * @param count
 195  *   The number of elements in the ring (must be a power of 2).
 196  * @return
 197  *   - The memory size needed for the ring on success.
 198  *   - -EINVAL if count is not a power of 2.
 199  */
 200 ssize_t rte_ring_get_memsize(unsigned count);
 201
 202 /**
 203  * Initialize a ring structure.
 204  *
 205  * Initialize a ring structure in memory pointed by "r". The size of the
 206  * memory area must be large enough to store the ring structure and the
 207  * object table. It is advised to use rte_ring_get_memsize() to get the
 208  * appropriate size.
 209  *
 210  * The ring size is set to *count*, which must be a power of two. Water
 211  * marking is disabled by default. The real usable ring size is
 212  * *count-1* instead of *count* to differentiate a free ring from an
 213  * empty ring.
 214  *
 215  * The ring is not added in RTE_TAILQ_RING global list. Indeed, the
 216  * memory given by the caller may not be shareable among dpdk
 217  * processes.
 218  *
 219  * @param r
 220  *   The pointer to the ring structure followed by the objects table.
 221  * @param name
 222  *   The name of the ring.
 223  * @param count
 224  *   The number of elements in the ring (must be a power of 2).
 225  * @param flags
 226  *   An OR of the following:
 227  *    - RING_F_SP_ENQ: If this flag is set, the default behavior when
 228  *      using ``rte_ring_enqueue()`` or ``rte_ring_enqueue_bulk()``
 229  *      is "single-producer". Otherwise, it is "multi-producers".
 230  *    - RING_F_SC_DEQ: If this flag is set, the default behavior when
 231  *      using ``rte_ring_dequeue()`` or ``rte_ring_dequeue_bulk()``
 232  *      is "single-consumer". Otherwise, it is "multi-consumers".
 233  * @return
 234  *   0 on success, or a negative value on error.
 235  */
 236 int rte_ring_init(struct rte_ring *r, const char *name, unsigned count,
 237         unsigned flags);
 238
 239 /**
 240  * Create a new ring named *name* in memory.
 241  *
 242  * This function uses ``memzone_reserve()`` to allocate memory. Then it
 243  * calls rte_ring_init() to initialize an empty ring.
 244  *
 245  * The new ring size is set to *count*, which must be a power of
 246  * two. Water marking is disabled by default. The real usable ring size
 247  * is *count-1* instead of *count* to differentiate a free ring from an
 248  * empty ring.
 249  *
 250  * The ring is added in RTE_TAILQ_RING list.
 251  *
 252  * @param name
 253  *   The name of the ring.
 254  * @param count
 255  *   The size of the ring (must be a power of 2).
 256  * @param socket_id
 257  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in case of
 258  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
 259  *   constraint for the reserved zone.
 260  * @param flags
 261  *   An OR of the following:
 262  *    - RING_F_SP_ENQ: If this flag is set, the default behavior when
 263  *      using ``rte_ring_enqueue()`` or ``rte_ring_enqueue_bulk()``
 264  *      is "single-producer". Otherwise, it is "multi-producers".
 265  *    - RING_F_SC_DEQ: If this flag is set, the default behavior when
 266  *      using ``rte_ring_dequeue()`` or ``rte_ring_dequeue_bulk()``
 267  *      is "single-consumer". Otherwise, it is "multi-consumers".
 268  * @return
 269  *   On success, the pointer to the new allocated ring. NULL on error with
 270  *    rte_errno set appropriately. Possible errno values include:
 271  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
 272  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
 273  *    - EINVAL - count provided is not a power of 2
 274  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
 275  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
 276  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
 277  */
 278 struct rte_ring *rte_ring_create(const char *name, unsigned count,
 279                                  int socket_id, unsigned flags);
 280 /**
 281  * De-allocate all memory used by the ring.
 282  *
 283  * @param r
 284  *   Ring to free
 285  */
 286 void rte_ring_free(struct rte_ring *r);
 287
 288 /**
 289  * Dump the status of the ring to a file.
 290  *
 291  * @param f
 292  *   A pointer to a file for output
 293  * @param r
 294  *   A pointer to the ring structure.
 295  */
 296 void rte_ring_dump(FILE *f, const struct rte_ring *r);
 297
 298 /* the actual enqueue of pointers on the ring.
 299  * Placed here since identical code needed in both
 300  * single and multi producer enqueue functions */
 301 #define ENQUEUE_PTRS(r, ring_start, prod_head, obj_table, n, obj_type) do { \
 302         unsigned int i; \
 303         const uint32_t size = (r)->size; \
 304         uint32_t idx = prod_head & (r)->mask; \
 305         obj_type *ring = (obj_type *)ring_start; \
 306         if (likely(idx + n < size)) { \
 307                 for (i = 0; i < (n & ((~(unsigned)0x3))); i+=4, idx+=4) { \
 308                         ring[idx] = obj_table[i]; \
 309                         ring[idx+1] = obj_table[i+1]; \
 310                         ring[idx+2] = obj_table[i+2]; \
 311                         ring[idx+3] = obj_table[i+3]; \
 312                 } \
 313                 switch (n & 0x3) { \
 314                 case 3: \
 315                         ring[idx++] = obj_table[i++]; /* fallthrough */ \
 316                 case 2: \
 317                         ring[idx++] = obj_table[i++]; /* fallthrough */ \
 318                 case 1: \
 319                         ring[idx++] = obj_table[i++]; \
 320                 } \
 321         } else { \
 322                 for (i = 0; idx < size; i++, idx++)\
 323                         ring[idx] = obj_table[i]; \
 324                 for (idx = 0; i < n; i++, idx++) \
 325                         ring[idx] = obj_table[i]; \
 326         } \
 327 } while (0)
 328
 329 /* the actual copy of pointers on the ring to obj_table.
 330  * Placed here since identical code needed in both
 331  * single and multi consumer dequeue functions */
 332 #define DEQUEUE_PTRS(r, ring_start, cons_head, obj_table, n, obj_type) do { \
 333         unsigned int i; \
 334         uint32_t idx = cons_head & (r)->mask; \
 335         const uint32_t size = (r)->size; \
 336         obj_type *ring = (obj_type *)ring_start; \
 337         if (likely(idx + n < size)) { \
 338                 for (i = 0; i < (n & (~(unsigned)0x3)); i+=4, idx+=4) {\
 339                         obj_table[i] = ring[idx]; \
 340                         obj_table[i+1] = ring[idx+1]; \
 341                         obj_table[i+2] = ring[idx+2]; \
 342                         obj_table[i+3] = ring[idx+3]; \
 343                 } \
 344                 switch (n & 0x3) { \
 345                 case 3: \
 346                         obj_table[i++] = ring[idx++]; /* fallthrough */ \
 347                 case 2: \
 348                         obj_table[i++] = ring[idx++]; /* fallthrough */ \
 349                 case 1: \
 350                         obj_table[i++] = ring[idx++]; \
 351                 } \
 352         } else { \
 353                 for (i = 0; idx < size; i++, idx++) \
 354                         obj_table[i] = ring[idx]; \
 355                 for (idx = 0; i < n; i++, idx++) \
 356                         obj_table[i] = ring[idx]; \
 357         } \
 358 } while (0)
 359
 360 static __rte_always_inline void
 361 update_tail(struct rte_ring_headtail *ht, uint32_t old_val, uint32_t new_val,
 362                 uint32_t single)
 363 {
 364         /*
 365          * If there are other enqueues/dequeues in progress that preceded us,
 366          * we need to wait for them to complete
 367          */
 368         if (!single)
 369                 while (unlikely(ht->tail != old_val))
 370                         rte_pause();
 371
 372         ht->tail = new_val;
 373 }
 374
 375 /**
 376  * @internal This function updates the producer head for enqueue
 377  *
 378  * @param r
 379  *   A pointer to the ring structure
 380  * @param is_sp
 381  *   Indicates whether multi-producer path is needed or not
 382  * @param n
 383  *   The number of elements we will want to enqueue, i.e. how far should the
 384  *   head be moved
 385  * @param behavior
 386  *   RTE_RING_QUEUE_FIXED:    Enqueue a fixed number of items from a ring
 387  *   RTE_RING_QUEUE_VARIABLE: Enqueue as many items as possible from ring
 388  * @param old_head
 389  *   Returns head value as it was before the move, i.e. where enqueue starts
 390  * @param new_head
 391  *   Returns the current/new head value i.e. where enqueue finishes
 392  * @param free_entries
 393  *   Returns the amount of free space in the ring BEFORE head was moved
 394  * @return
 395  *   Actual number of objects enqueued.
 396  *   If behavior == RTE_RING_QUEUE_FIXED, this will be 0 or n only.
 397  */
 398 static __rte_always_inline unsigned int
 399 __rte_ring_move_prod_head(struct rte_ring *r, unsigned int is_sp,
 400                 unsigned int n, enum rte_ring_queue_behavior behavior,
 401                 uint32_t *old_head, uint32_t *new_head,
 402                 uint32_t *free_entries)
 403 {
 404         const uint32_t capacity = r->capacity;
 405         unsigned int max = n;
 406         int success;
 407
 408         do {
 409                 /* Reset n to the initial burst count */
 410                 n = max;
 411
 412                 *old_head = r->prod.head;
 413
 414                 /* add rmb barrier to avoid load/load reorder in weak
 415                  * memory model. It is noop on x86
 416                  */
 417                 rte_smp_rmb();
 418
 419                 /*
 420                  *  The subtraction is done between two unsigned 32bits value
 421                  * (the result is always modulo 32 bits even if we have
 422                  * *old_head > cons_tail). So 'free_entries' is always between 0
 423                  * and capacity (which is < size).
 424                  */
 425                 *free_entries = (capacity + r->cons.tail - *old_head);
 426
 427                 /* check that we have enough room in ring */
 428                 if (unlikely(n > *free_entries))
 429                         n = (behavior == RTE_RING_QUEUE_FIXED) ?
 430                                         0 : *free_entries;
 431
 432                 if (n == 0)
 433                         return 0;
 434
 435                 *new_head = *old_head + n;
 436                 if (is_sp)
 437                         r->prod.head = *new_head, success = 1;
 438                 else
 439                         success = rte_atomic32_cmpset(&r->prod.head,
 440                                         *old_head, *new_head);
 441         } while (unlikely(success == 0));
 442         return n;
 443 }
 444
 445 /**
 446  * @internal Enqueue several objects on the ring
 447  *
 448   * @param r
 449  *   A pointer to the ring structure.
 450  * @param obj_table
 451  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
 452  * @param n
 453  *   The number of objects to add in the ring from the obj_table.
 454  * @param behavior
 455  *   RTE_RING_QUEUE_FIXED:    Enqueue a fixed number of items from a ring
 456  *   RTE_RING_QUEUE_VARIABLE: Enqueue as many items as possible from ring
 457  * @param is_sp
 458  *   Indicates whether to use single producer or multi-producer head update
 459  * @param free_space
 460  *   returns the amount of space after the enqueue operation has finished
 461  * @return
 462  *   Actual number of objects enqueued.
 463  *   If behavior == RTE_RING_QUEUE_FIXED, this will be 0 or n only.
 464  */
 465 static __rte_always_inline unsigned int
 466 __rte_ring_do_enqueue(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
 467                  unsigned int n, enum rte_ring_queue_behavior behavior,
 468                  unsigned int is_sp, unsigned int *free_space)
 469 {
 470         uint32_t prod_head, prod_next;
 471         uint32_t free_entries;
 472
 473         n = __rte_ring_move_prod_head(r, is_sp, n, behavior,
 474                         &prod_head, &prod_next, &free_entries);
 475         if (n == 0)
 476                 goto end;
 477
 478         ENQUEUE_PTRS(r, &r[1], prod_head, obj_table, n, void *);
 479         rte_smp_wmb();
 480
 481         update_tail(&r->prod, prod_head, prod_next, is_sp);
 482 end:
 483         if (free_space != NULL)
 484                 *free_space = free_entries - n;
 485         return n;
 486 }
 487
 488 /**
 489  * @internal This function updates the consumer head for dequeue
 490  *
 491  * @param r
 492  *   A pointer to the ring structure
 493  * @param is_sc
 494  *   Indicates whether multi-consumer path is needed or not
 495  * @param n
 496  *   The number of elements we will want to enqueue, i.e. how far should the
 497  *   head be moved
 498  * @param behavior
 499  *   RTE_RING_QUEUE_FIXED:    Dequeue a fixed number of items from a ring
 500  *   RTE_RING_QUEUE_VARIABLE: Dequeue as many items as possible from ring
 501  * @param old_head
 502  *   Returns head value as it was before the move, i.e. where dequeue starts
 503  * @param new_head
 504  *   Returns the current/new head value i.e. where dequeue finishes
 505  * @param entries
 506  *   Returns the number of entries in the ring BEFORE head was moved
 507  * @return
 508  *   - Actual number of objects dequeued.
 509  *     If behavior == RTE_RING_QUEUE_FIXED, this will be 0 or n only.
 510  */
 511 static __rte_always_inline unsigned int
 512 __rte_ring_move_cons_head(struct rte_ring *r, unsigned int is_sc,
 513                 unsigned int n, enum rte_ring_queue_behavior behavior,
 514                 uint32_t *old_head, uint32_t *new_head,
 515                 uint32_t *entries)
 516 {
 517         unsigned int max = n;
 518         int success;
 519
 520         /* move cons.head atomically */
 521         do {
 522                 /* Restore n as it may change every loop */
 523                 n = max;
 524
 525                 *old_head = r->cons.head;
 526
 527                 /* add rmb barrier to avoid load/load reorder in weak
 528                  * memory model. It is noop on x86
 529                  */
 530                 rte_smp_rmb();
 531
 532                 /* The subtraction is done between two unsigned 32bits value
 533                  * (the result is always modulo 32 bits even if we have
 534                  * cons_head > prod_tail). So 'entries' is always between 0
 535                  * and size(ring)-1. */
 536                 *entries = (r->prod.tail - *old_head);
 537
 538                 /* Set the actual entries for dequeue */
 539                 if (n > *entries)
 540                         n = (behavior == RTE_RING_QUEUE_FIXED) ? 0 : *entries;
 541
 542                 if (unlikely(n == 0))
 543                         return 0;
 544
 545                 *new_head = *old_head + n;
 546                 if (is_sc)
 547                         r->cons.head = *new_head, success = 1;
 548                 else
 549                         success = rte_atomic32_cmpset(&r->cons.head, *old_head,
 550                                         *new_head);
 551         } while (unlikely(success == 0));
 552         return n;
 553 }
 554
 555 /**
 556  * @internal Dequeue several objects from the ring
 557  *
 558  * @param r
 559  *   A pointer to the ring structure.
 560  * @param obj_table
 561  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
 562  * @param n
 563  *   The number of objects to pull from the ring.
 564  * @param behavior
 565  *   RTE_RING_QUEUE_FIXED:    Dequeue a fixed number of items from a ring
 566  *   RTE_RING_QUEUE_VARIABLE: Dequeue as many items as possible from ring
 567  * @param is_sc
 568  *   Indicates whether to use single consumer or multi-consumer head update
 569  * @param available
 570  *   returns the number of remaining ring entries after the dequeue has finished
 571  * @return
 572  *   - Actual number of objects dequeued.
 573  *     If behavior == RTE_RING_QUEUE_FIXED, this will be 0 or n only.
 574  */
 575 static __rte_always_inline unsigned int
 576 __rte_ring_do_dequeue(struct rte_ring *r, void **obj_table,
 577                  unsigned int n, enum rte_ring_queue_behavior behavior,
 578                  unsigned int is_sc, unsigned int *available)
 579 {
 580         uint32_t cons_head, cons_next;
 581         uint32_t entries;
 582
 583         n = __rte_ring_move_cons_head(r, (int)is_sc, n, behavior,
 584                         &cons_head, &cons_next, &entries);
 585         if (n == 0)
 586                 goto end;
 587
 588         DEQUEUE_PTRS(r, &r[1], cons_head, obj_table, n, void *);
 589         rte_smp_rmb();
 590
 591         update_tail(&r->cons, cons_head, cons_next, is_sc);
 592
 593 end:
 594         if (available != NULL)
 595                 *available = entries - n;
 596         return n;
 597 }
 598
 599 /**
 600  * Enqueue several objects on the ring (multi-producers safe).
 601  *
 602  * This function uses a "compare and set" instruction to move the
 603  * producer index atomically.
 604  *
 605  * @param r
 606  *   A pointer to the ring structure.
 607  * @param obj_table
 608  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
 609  * @param n
 610  *   The number of objects to add in the ring from the obj_table.
 611  * @param free_space
 612  *   if non-NULL, returns the amount of space in the ring after the
 613  *   enqueue operation has finished.
 614  * @return
 615  *   The number of objects enqueued, either 0 or n
 616  */
 617 static __rte_always_inline unsigned int
 618 rte_ring_mp_enqueue_bulk(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
 619                          unsigned int n, unsigned int *free_space)
 620 {
 621         return __rte_ring_do_enqueue(r, obj_table, n, RTE_RING_QUEUE_FIXED,
 622                         __IS_MP, free_space);
 623 }
 624
 625 /**
 626  * Enqueue several objects on a ring (NOT multi-producers safe).
 627  *
 628  * @param r
 629  *   A pointer to the ring structure.
 630  * @param obj_table
 631  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
 632  * @param n
 633  *   The number of objects to add in the ring from the obj_table.
 634  * @param free_space
 635  *   if non-NULL, returns the amount of space in the ring after the
 636  *   enqueue operation has finished.
 637  * @return
 638  *   The number of objects enqueued, either 0 or n
 639  */
 640 static __rte_always_inline unsigned int
 641 rte_ring_sp_enqueue_bulk(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
 642                          unsigned int n, unsigned int *free_space)
 643 {
 644         return __rte_ring_do_enqueue(r, obj_table, n, RTE_RING_QUEUE_FIXED,
 645                         __IS_SP, free_space);
 646 }
 647
 648 /**
 649  * Enqueue several objects on a ring.
 650  *
 651  * This function calls the multi-producer or the single-producer
 652  * version depending on the default behavior that was specified at
 653  * ring creation time (see flags).
 654  *
 655  * @param r
 656  *   A pointer to the ring structure.
 657  * @param obj_table
 658  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
 659  * @param n
 660  *   The number of objects to add in the ring from the obj_table.
 661  * @param free_space
 662  *   if non-NULL, returns the amount of space in the ring after the
 663  *   enqueue operation has finished.
 664  * @return
 665  *   The number of objects enqueued, either 0 or n
 666  */
 667 static __rte_always_inline unsigned int
 668 rte_ring_enqueue_bulk(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
 669                       unsigned int n, unsigned int *free_space)
 670 {
 671         return __rte_ring_do_enqueue(r, obj_table, n, RTE_RING_QUEUE_FIXED,
 672                         r->prod.single, free_space);
 673 }
 674
 675 /**
 676  * Enqueue one object on a ring (multi-producers safe).
 677  *
 678  * This function uses a "compare and set" instruction to move the
 679  * producer index atomically.
 680  *
 681  * @param r
 682  *   A pointer to the ring structure.
 683  * @param obj
 684  *   A pointer to the object to be added.
 685  * @return
 686  *   - 0: Success; objects enqueued.
 687  *   - -ENOBUFS: Not enough room in the ring to enqueue; no object is enqueued.
 688  */
 689 static __rte_always_inline int
 690 rte_ring_mp_enqueue(struct rte_ring *r, void *obj)
 691 {
 692         return rte_ring_mp_enqueue_bulk(r, &obj, 1, NULL) ? 0 : -ENOBUFS;
 693 }
 694
 695 /**
 696  * Enqueue one object on a ring (NOT multi-producers safe).
 697  *
 698  * @param r
 699  *   A pointer to the ring structure.
 700  * @param obj
 701  *   A pointer to the object to be added.
 702  * @return
 703  *   - 0: Success; objects enqueued.
 704  *   - -ENOBUFS: Not enough room in the ring to enqueue; no object is enqueued.
 705  */
 706 static __rte_always_inline int
 707 rte_ring_sp_enqueue(struct rte_ring *r, void *obj)
 708 {
 709         return rte_ring_sp_enqueue_bulk(r, &obj, 1, NULL) ? 0 : -ENOBUFS;
 710 }
 711
 712 /**
 713  * Enqueue one object on a ring.
 714  *
 715  * This function calls the multi-producer or the single-producer
 716  * version, depending on the default behaviour that was specified at
 717  * ring creation time (see flags).
 718  *
 719  * @param r
 720  *   A pointer to the ring structure.
 721  * @param obj
 722  *   A pointer to the object to be added.
 723  * @return
 724  *   - 0: Success; objects enqueued.
 725  *   - -ENOBUFS: Not enough room in the ring to enqueue; no object is enqueued.
 726  */
 727 static __rte_always_inline int
 728 rte_ring_enqueue(struct rte_ring *r, void *obj)
 729 {
 730         return rte_ring_enqueue_bulk(r, &obj, 1, NULL) ? 0 : -ENOBUFS;
 731 }
 732
 733 /**
 734  * Dequeue several objects from a ring (multi-consumers safe).
 735  *
 736  * This function uses a "compare and set" instruction to move the
 737  * consumer index atomically.
 738  *
 739  * @param r
 740  *   A pointer to the ring structure.
 741  * @param obj_table
 742  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
 743  * @param n
 744  *   The number of objects to dequeue from the ring to the obj_table.
 745  * @param available
 746  *   If non-NULL, returns the number of remaining ring entries after the
 747  *   dequeue has finished.
 748  * @return
 749  *   The number of objects dequeued, either 0 or n
 750  */
 751 static __rte_always_inline unsigned int
 752 rte_ring_mc_dequeue_bulk(struct rte_ring *r, void **obj_table,
 753                 unsigned int n, unsigned int *available)
 754 {
 755         return __rte_ring_do_dequeue(r, obj_table, n, RTE_RING_QUEUE_FIXED,
 756                         __IS_MC, available);
 757 }
 758
 759 /**
 760  * Dequeue several objects from a ring (NOT multi-consumers safe).
 761  *
 762  * @param r
 763  *   A pointer to the ring structure.
 764  * @param obj_table
 765  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
 766  * @param n
 767  *   The number of objects to dequeue from the ring to the obj_table,
 768  *   must be strictly positive.
 769  * @param available
 770  *   If non-NULL, returns the number of remaining ring entries after the
 771  *   dequeue has finished.
 772  * @return
 773  *   The number of objects dequeued, either 0 or n
 774  */
 775 static __rte_always_inline unsigned int
 776 rte_ring_sc_dequeue_bulk(struct rte_ring *r, void **obj_table,
 777                 unsigned int n, unsigned int *available)
 778 {
 779         return __rte_ring_do_dequeue(r, obj_table, n, RTE_RING_QUEUE_FIXED,
 780                         __IS_SC, available);
 781 }
 782
 783 /**
 784  * Dequeue several objects from a ring.
 785  *
 786  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
 787  * version, depending on the default behaviour that was specified at
 788  * ring creation time (see flags).
 789  *
 790  * @param r
 791  *   A pointer to the ring structure.
 792  * @param obj_table
 793  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
 794  * @param n
 795  *   The number of objects to dequeue from the ring to the obj_table.
 796  * @param available
 797  *   If non-NULL, returns the number of remaining ring entries after the
 798  *   dequeue has finished.
 799  * @return
 800  *   The number of objects dequeued, either 0 or n
 801  */
 802 static __rte_always_inline unsigned int
 803 rte_ring_dequeue_bulk(struct rte_ring *r, void **obj_table, unsigned int n,
 804                 unsigned int *available)
 805 {
 806         return __rte_ring_do_dequeue(r, obj_table, n, RTE_RING_QUEUE_FIXED,
 807                                 r->cons.single, available);
 808 }
 809
 810 /**
 811  * Dequeue one object from a ring (multi-consumers safe).
 812  *
 813  * This function uses a "compare and set" instruction to move the
 814  * consumer index atomically.
 815  *
 816  * @param r
 817  *   A pointer to the ring structure.
 818  * @param obj_p
 819  *   A pointer to a void * pointer (object) that will be filled.
 820  * @return
 821  *   - 0: Success; objects dequeued.
 822  *   - -ENOENT: Not enough entries in the ring to dequeue; no object is
 823  *     dequeued.
 824  */
 825 static __rte_always_inline int
 826 rte_ring_mc_dequeue(struct rte_ring *r, void **obj_p)
 827 {
 828         return rte_ring_mc_dequeue_bulk(r, obj_p, 1, NULL)  ? 0 : -ENOENT;
 829 }
 830
 831 /**
 832  * Dequeue one object from a ring (NOT multi-consumers safe).
 833  *
 834  * @param r
 835  *   A pointer to the ring structure.
 836  * @param obj_p
 837  *   A pointer to a void * pointer (object) that will be filled.
 838  * @return
 839  *   - 0: Success; objects dequeued.
 840  *   - -ENOENT: Not enough entries in the ring to dequeue, no object is
 841  *     dequeued.
 842  */
 843 static __rte_always_inline int
 844 rte_ring_sc_dequeue(struct rte_ring *r, void **obj_p)
 845 {
 846         return rte_ring_sc_dequeue_bulk(r, obj_p, 1, NULL) ? 0 : -ENOENT;
 847 }
 848
 849 /**
 850  * Dequeue one object from a ring.
 851  *
 852  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
 853  * version depending on the default behaviour that was specified at
 854  * ring creation time (see flags).
 855  *
 856  * @param r
 857  *   A pointer to the ring structure.
 858  * @param obj_p
 859  *   A pointer to a void * pointer (object) that will be filled.
 860  * @return
 861  *   - 0: Success, objects dequeued.
 862  *   - -ENOENT: Not enough entries in the ring to dequeue, no object is
 863  *     dequeued.
 864  */
 865 static __rte_always_inline int
 866 rte_ring_dequeue(struct rte_ring *r, void **obj_p)
 867 {
 868         return rte_ring_dequeue_bulk(r, obj_p, 1, NULL) ? 0 : -ENOENT;
 869 }
 870
 871 /**
 872  * Return the number of entries in a ring.
 873  *
 874  * @param r
 875  *   A pointer to the ring structure.
 876  * @return
 877  *   The number of entries in the ring.
 878  */
 879 static inline unsigned
 880 rte_ring_count(const struct rte_ring *r)
 881 {
 882         uint32_t prod_tail = r->prod.tail;
 883         uint32_t cons_tail = r->cons.tail;
 884         uint32_t count = (prod_tail - cons_tail) & r->mask;
 885         return (count > r->capacity) ? r->capacity : count;
 886 }
 887
 888 /**
 889  * Return the number of free entries in a ring.
 890  *
 891  * @param r
 892  *   A pointer to the ring structure.
 893  * @return
 894  *   The number of free entries in the ring.
 895  */
 896 static inline unsigned
 897 rte_ring_free_count(const struct rte_ring *r)
 898 {
 899         return r->capacity - rte_ring_count(r);
 900 }
 901
 902 /**
 903  * Test if a ring is full.
 904  *
 905  * @param r
 906  *   A pointer to the ring structure.
 907  * @return
 908  *   - 1: The ring is full.
 909  *   - 0: The ring is not full.
 910  */
 911 static inline int
 912 rte_ring_full(const struct rte_ring *r)
 913 {
 914         return rte_ring_free_count(r) == 0;
 915 }
 916
 917 /**
 918  * Test if a ring is empty.
 919  *
 920  * @param r
 921  *   A pointer to the ring structure.
 922  * @return
 923  *   - 1: The ring is empty.
 924  *   - 0: The ring is not empty.
 925  */
 926 static inline int
 927 rte_ring_empty(const struct rte_ring *r)
 928 {
 929         return rte_ring_count(r) == 0;
 930 }
 931
 932 /**
 933  * Return the size of the ring.
 934  *
 935  * @param r
 936  *   A pointer to the ring structure.
 937  * @return
 938  *   The size of the data store used by the ring.
 939  *   NOTE: this is not the same as the usable space in the ring. To query that
 940  *   use ``rte_ring_get_capacity()``.
 941  */
 942 static inline unsigned int
 943 rte_ring_get_size(const struct rte_ring *r)
 944 {
 945         return r->size;
 946 }
 947
 948 /**
 949  * Return the number of elements which can be stored in the ring.
 950  *
 951  * @param r
 952  *   A pointer to the ring structure.
 953  * @return
 954  *   The usable size of the ring.
 955  */
 956 static inline unsigned int
 957 rte_ring_get_capacity(const struct rte_ring *r)
 958 {
 959         return r->capacity;
 960 }
 961
 962 /**
 963  * Dump the status of all rings on the console
 964  *
 965  * @param f
 966  *   A pointer to a file for output
 967  */
 968 void rte_ring_list_dump(FILE *f);
 969
 970 /**
 971  * Search a ring from its name
 972  *
 973  * @param name
 974  *   The name of the ring.
 975  * @return
 976  *   The pointer to the ring matching the name, or NULL if not found,
 977  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
 978  *    - ENOENT - required entry not available to return.
 979  */
 980 struct rte_ring *rte_ring_lookup(const char *name);
 981
 982 /**
 983  * Enqueue several objects on the ring (multi-producers safe).
 984  *
 985  * This function uses a "compare and set" instruction to move the
 986  * producer index atomically.
 987  *
 988  * @param r
 989  *   A pointer to the ring structure.
 990  * @param obj_table
 991  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
 992  * @param n
 993  *   The number of objects to add in the ring from the obj_table.
 994  * @param free_space
 995  *   if non-NULL, returns the amount of space in the ring after the
 996  *   enqueue operation has finished.
 997  * @return
 998  *   - n: Actual number of objects enqueued.
 999  */
1000 static __rte_always_inline unsigned
1001 rte_ring_mp_enqueue_burst(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
1002                          unsigned int n, unsigned int *free_space)
1003 {
1004         return __rte_ring_do_enqueue(r, obj_table, n,
1005                         RTE_RING_QUEUE_VARIABLE, __IS_MP, free_space);
1006 }
1007
1008 /**
1009  * Enqueue several objects on a ring (NOT multi-producers safe).
1010  *
1011  * @param r
1012  *   A pointer to the ring structure.
1013  * @param obj_table
1014  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1015  * @param n
1016  *   The number of objects to add in the ring from the obj_table.
1017  * @param free_space
1018  *   if non-NULL, returns the amount of space in the ring after the
1019  *   enqueue operation has finished.
1020  * @return
1021  *   - n: Actual number of objects enqueued.
1022  */
1023 static __rte_always_inline unsigned
1024 rte_ring_sp_enqueue_burst(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
1025                          unsigned int n, unsigned int *free_space)
1026 {
1027         return __rte_ring_do_enqueue(r, obj_table, n,
1028                         RTE_RING_QUEUE_VARIABLE, __IS_SP, free_space);
1029 }
1030
1031 /**
1032  * Enqueue several objects on a ring.
1033  *
1034  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1035  * version depending on the default behavior that was specified at
1036  * ring creation time (see flags).
1037  *
1038  * @param r
1039  *   A pointer to the ring structure.
1040  * @param obj_table
1041  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1042  * @param n
1043  *   The number of objects to add in the ring from the obj_table.
1044  * @param free_space
1045  *   if non-NULL, returns the amount of space in the ring after the
1046  *   enqueue operation has finished.
1047  * @return
1048  *   - n: Actual number of objects enqueued.
1049  */
1050 static __rte_always_inline unsigned
1051 rte_ring_enqueue_burst(struct rte_ring *r, void * const *obj_table,
1052                       unsigned int n, unsigned int *free_space)
1053 {
1054         return __rte_ring_do_enqueue(r, obj_table, n, RTE_RING_QUEUE_VARIABLE,
1055                         r->prod.single, free_space);
1056 }
1057
1058 /**
1059  * Dequeue several objects from a ring (multi-consumers safe). When the request
1060  * objects are more than the available objects, only dequeue the actual number
1061  * of objects
1062  *
1063  * This function uses a "compare and set" instruction to move the
1064  * consumer index atomically.
1065  *
1066  * @param r
1067  *   A pointer to the ring structure.
1068  * @param obj_table
1069  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1070  * @param n
1071  *   The number of objects to dequeue from the ring to the obj_table.
1072  * @param available
1073  *   If non-NULL, returns the number of remaining ring entries after the
1074  *   dequeue has finished.
1075  * @return
1076  *   - n: Actual number of objects dequeued, 0 if ring is empty
1077  */
1078 static __rte_always_inline unsigned
1079 rte_ring_mc_dequeue_burst(struct rte_ring *r, void **obj_table,
1080                 unsigned int n, unsigned int *available)
1081 {
1082         return __rte_ring_do_dequeue(r, obj_table, n,
1083                         RTE_RING_QUEUE_VARIABLE, __IS_MC, available);
1084 }
1085
1086 /**
1087  * Dequeue several objects from a ring (NOT multi-consumers safe).When the
1088  * request objects are more than the available objects, only dequeue the
1089  * actual number of objects
1090  *
1091  * @param r
1092  *   A pointer to the ring structure.
1093  * @param obj_table
1094  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1095  * @param n
1096  *   The number of objects to dequeue from the ring to the obj_table.
1097  * @param available
1098  *   If non-NULL, returns the number of remaining ring entries after the
1099  *   dequeue has finished.
1100  * @return
1101  *   - n: Actual number of objects dequeued, 0 if ring is empty
1102  */
1103 static __rte_always_inline unsigned
1104 rte_ring_sc_dequeue_burst(struct rte_ring *r, void **obj_table,
1105                 unsigned int n, unsigned int *available)
1106 {
1107         return __rte_ring_do_dequeue(r, obj_table, n,
1108                         RTE_RING_QUEUE_VARIABLE, __IS_SC, available);
1109 }
1110
1111 /**
1112  * Dequeue multiple objects from a ring up to a maximum number.
1113  *
1114  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1115  * version, depending on the default behaviour that was specified at
1116  * ring creation time (see flags).
1117  *
1118  * @param r
1119  *   A pointer to the ring structure.
1120  * @param obj_table
1121  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1122  * @param n
1123  *   The number of objects to dequeue from the ring to the obj_table.
1124  * @param available
1125  *   If non-NULL, returns the number of remaining ring entries after the
1126  *   dequeue has finished.
1127  * @return
1128  *   - Number of objects dequeued
1129  */
1130 static __rte_always_inline unsigned
1131 rte_ring_dequeue_burst(struct rte_ring *r, void **obj_table,
1132                 unsigned int n, unsigned int *available)
1133 {
1134         return __rte_ring_do_dequeue(r, obj_table, n,
1135                                 RTE_RING_QUEUE_VARIABLE,
1136                                 r->cons.single, available);
1137 }
1138
1139 #ifdef __cplusplus
1140 }
1141 #endif
1142
1143 #endif /* _RTE_RING_H_ */