Imported Upstream version 16.04
[deb_dpdk.git] / doc / guides / prog_guide / mempool_lib.rst
diff --git a/doc/guides/prog_guide/mempool_lib.rst b/doc/guides/prog_guide/mempool_lib.rst
new file mode 100644 (file)
index 0000000..5fae79a
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,142 @@
+..  BSD LICENSE
+    Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation. All rights reserved.
+    All rights reserved.
+
+    Redistribution and use in source and binary forms, with or without
+    modification, are permitted provided that the following conditions
+    are met:
+
+    * Redistributions of source code must retain the above copyright
+    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
+    * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
+    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
+    the documentation and/or other materials provided with the
+    distribution.
+    * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
+    contributors may be used to endorse or promote products derived
+    from this software without specific prior written permission.
+
+    THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
+    "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
+    LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
+    A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
+    OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
+    SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
+    LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
+    DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
+    THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
+    (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
+    OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
+
+.. _Mempool_Library:
+
+Mempool Library
+===============
+
+A memory pool is an allocator of a fixed-sized object.
+In the DPDK, it is identified by name and uses a ring to store free objects.
+It provides some other optional services such as a per-core object cache and
+an alignment helper to ensure that objects are padded to spread them equally on all DRAM or DDR3 channels.
+
+This library is used by the
+:ref:`Mbuf Library <Mbuf_Library>` and the
+:ref:`Environment Abstraction Layer <Environment_Abstraction_Layer>` (for logging history).
+
+Cookies
+-------
+
+In debug mode (CONFIG_RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG is enabled), cookies are added at the beginning and end of allocated blocks.
+The allocated objects then contain overwrite protection fields to help debugging buffer overflows.
+
+Stats
+-----
+
+In debug mode (CONFIG_RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG is enabled),
+statistics about get from/put in the pool are stored in the mempool structure.
+Statistics are per-lcore to avoid concurrent access to statistics counters.
+
+Memory Alignment Constraints
+----------------------------
+
+Depending on hardware memory configuration, performance can be greatly improved by adding a specific padding between objects.
+The objective is to ensure that the beginning of each object starts on a different channel and rank in memory so that all channels are equally loaded.
+
+This is particularly true for packet buffers when doing L3 forwarding or flow classification.
+Only the first 64 bytes are accessed, so performance can be increased by spreading the start addresses of objects among the different channels.
+
+The number of ranks on any DIMM is the number of independent sets of DRAMs that can be accessed for the full data bit-width of the DIMM.
+The ranks cannot be accessed simultaneously since they share the same data path.
+The physical layout of the DRAM chips on the DIMM itself does not necessarily relate to the number of ranks.
+
+When running an application, the EAL command line options provide the ability to add the number of memory channels and ranks.
+
+.. note::
+
+    The command line must always have the number of memory channels specified for the processor.
+
+Examples of alignment for different DIMM architectures are shown in
+:numref:`figure_memory-management` and :numref:`figure_memory-management2`.
+
+.. _figure_memory-management:
+
+.. figure:: img/memory-management.*
+
+   Two Channels and Quad-ranked DIMM Example
+
+
+In this case, the assumption is that a packet is 16 blocks of 64 bytes, which is not true.
+
+The IntelĀ® 5520 chipset has three channels, so in most cases,
+no padding is required between objects (except for objects whose size are n x 3 x 64 bytes blocks).
+
+.. _figure_memory-management2:
+
+.. figure:: img/memory-management2.*
+
+   Three Channels and Two Dual-ranked DIMM Example
+
+
+When creating a new pool, the user can specify to use this feature or not.
+
+.. _mempool_local_cache:
+
+Local Cache
+-----------
+
+In terms of CPU usage, the cost of multiple cores accessing a memory pool's ring of free buffers may be high
+since each access requires a compare-and-set (CAS) operation.
+To avoid having too many access requests to the memory pool's ring,
+the memory pool allocator can maintain a per-core cache and do bulk requests to the memory pool's ring,
+via the cache with many fewer locks on the actual memory pool structure.
+In this way, each core has full access to its own cache (with locks) of free objects and
+only when the cache fills does the core need to shuffle some of the free objects back to the pools ring or
+obtain more objects when the cache is empty.
+
+While this may mean a number of buffers may sit idle on some core's cache,
+the speed at which a core can access its own cache for a specific memory pool without locks provides performance gains.
+
+The cache is composed of a small, per-core table of pointers and its length (used as a stack).
+This cache can be enabled or disabled at creation of the pool.
+
+The maximum size of the cache is static and is defined at compilation time (CONFIG_RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE).
+
+:numref:`figure_mempool` shows a cache in operation.
+
+.. _figure_mempool:
+
+.. figure:: img/mempool.*
+
+   A mempool in Memory with its Associated Ring
+
+
+Use Cases
+---------
+
+All allocations that require a high level of performance should use a pool-based memory allocator.
+Below are some examples:
+
+*   :ref:`Mbuf Library <Mbuf_Library>`
+
+*   :ref:`Environment Abstraction Layer <Environment_Abstraction_Layer>` , for logging service
+
+*   Any application that needs to allocate fixed-sized objects in the data plane and that will be continuously utilized by the system.