New upstream version 18.08
[deb_dpdk.git] / drivers / net / mlx5 / mlx5_mr.c
index 857dfcd..1d1bcb5 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
 /* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
  * Copyright 2016 6WIND S.A.
- * Copyright 2016 Mellanox.
+ * Copyright 2016 Mellanox Technologies, Ltd
  */
 
 #ifdef PEDANTIC
 
 #include <rte_mempool.h>
 #include <rte_malloc.h>
+#include <rte_rwlock.h>
 
 #include "mlx5.h"
+#include "mlx5_mr.h"
 #include "mlx5_rxtx.h"
 #include "mlx5_glue.h"
 
-struct mlx5_check_mempool_data {
+struct mr_find_contig_memsegs_data {
+       uintptr_t addr;
+       uintptr_t start;
+       uintptr_t end;
+       const struct rte_memseg_list *msl;
+};
+
+struct mr_update_mp_data {
+       struct rte_eth_dev *dev;
+       struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl;
        int ret;
-       char *start;
-       char *end;
 };
 
-/* Called by mlx5_check_mempool() when iterating the memory chunks. */
-static void
-mlx5_check_mempool_cb(struct rte_mempool *mp,
-                     void *opaque, struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
-                     unsigned int mem_idx)
+/**
+ * Expand B-tree table to a given size. Can't be called with holding
+ * memory_hotplug_lock or priv->mr.rwlock due to rte_realloc().
+ *
+ * @param bt
+ *   Pointer to B-tree structure.
+ * @param n
+ *   Number of entries for expansion.
+ *
+ * @return
+ *   0 on success, -1 on failure.
+ */
+static int
+mr_btree_expand(struct mlx5_mr_btree *bt, int n)
+{
+       void *mem;
+       int ret = 0;
+
+       if (n <= bt->size)
+               return ret;
+       /*
+        * Downside of directly using rte_realloc() is that SOCKET_ID_ANY is
+        * used inside if there's no room to expand. Because this is a quite
+        * rare case and a part of very slow path, it is very acceptable.
+        * Initially cache_bh[] will be given practically enough space and once
+        * it is expanded, expansion wouldn't be needed again ever.
+        */
+       mem = rte_realloc(bt->table, n * sizeof(struct mlx5_mr_cache), 0);
+       if (mem == NULL) {
+               /* Not an error, B-tree search will be skipped. */
+               DRV_LOG(WARNING, "failed to expand MR B-tree (%p) table",
+                       (void *)bt);
+               ret = -1;
+       } else {
+               DRV_LOG(DEBUG, "expanded MR B-tree table (size=%u)", n);
+               bt->table = mem;
+               bt->size = n;
+       }
+       return ret;
+}
+
+/**
+ * Look up LKey from given B-tree lookup table, store the last index and return
+ * searched LKey.
+ *
+ * @param bt
+ *   Pointer to B-tree structure.
+ * @param[out] idx
+ *   Pointer to index. Even on search failure, returns index where it stops
+ *   searching so that index can be used when inserting a new entry.
+ * @param addr
+ *   Search key.
+ *
+ * @return
+ *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
+ */
+static uint32_t
+mr_btree_lookup(struct mlx5_mr_btree *bt, uint16_t *idx, uintptr_t addr)
 {
-       struct mlx5_check_mempool_data *data = opaque;
+       struct mlx5_mr_cache *lkp_tbl;
+       uint16_t n;
+       uint16_t base = 0;
 
-       (void)mp;
-       (void)mem_idx;
+       assert(bt != NULL);
+       lkp_tbl = *bt->table;
+       n = bt->len;
+       /* First entry must be NULL for comparison. */
+       assert(bt->len > 0 || (lkp_tbl[0].start == 0 &&
+                              lkp_tbl[0].lkey == UINT32_MAX));
+       /* Binary search. */
+       do {
+               register uint16_t delta = n >> 1;
 
-       /* It already failed, skip the next chunks. */
-       if (data->ret != 0)
-               return;
-       /* It is the first chunk. */
-       if (data->start == NULL && data->end == NULL) {
-               data->start = memhdr->addr;
-               data->end = data->start + memhdr->len;
-               return;
+               if (addr < lkp_tbl[base + delta].start) {
+                       n = delta;
+               } else {
+                       base += delta;
+                       n -= delta;
+               }
+       } while (n > 1);
+       assert(addr >= lkp_tbl[base].start);
+       *idx = base;
+       if (addr < lkp_tbl[base].end)
+               return lkp_tbl[base].lkey;
+       /* Not found. */
+       return UINT32_MAX;
+}
+
+/**
+ * Insert an entry to B-tree lookup table.
+ *
+ * @param bt
+ *   Pointer to B-tree structure.
+ * @param entry
+ *   Pointer to new entry to insert.
+ *
+ * @return
+ *   0 on success, -1 on failure.
+ */
+static int
+mr_btree_insert(struct mlx5_mr_btree *bt, struct mlx5_mr_cache *entry)
+{
+       struct mlx5_mr_cache *lkp_tbl;
+       uint16_t idx = 0;
+       size_t shift;
+
+       assert(bt != NULL);
+       assert(bt->len <= bt->size);
+       assert(bt->len > 0);
+       lkp_tbl = *bt->table;
+       /* Find out the slot for insertion. */
+       if (mr_btree_lookup(bt, &idx, entry->start) != UINT32_MAX) {
+               DRV_LOG(DEBUG,
+                       "abort insertion to B-tree(%p): already exist at"
+                       " idx=%u [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR ") lkey=0x%x",
+                       (void *)bt, idx, entry->start, entry->end, entry->lkey);
+               /* Already exist, return. */
+               return 0;
        }
-       if (data->end == memhdr->addr) {
-               data->end += memhdr->len;
-               return;
+       /* If table is full, return error. */
+       if (unlikely(bt->len == bt->size)) {
+               bt->overflow = 1;
+               return -1;
+       }
+       /* Insert entry. */
+       ++idx;
+       shift = (bt->len - idx) * sizeof(struct mlx5_mr_cache);
+       if (shift)
+               memmove(&lkp_tbl[idx + 1], &lkp_tbl[idx], shift);
+       lkp_tbl[idx] = *entry;
+       bt->len++;
+       DRV_LOG(DEBUG,
+               "inserted B-tree(%p)[%u],"
+               " [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR ") lkey=0x%x",
+               (void *)bt, idx, entry->start, entry->end, entry->lkey);
+       return 0;
+}
+
+/**
+ * Initialize B-tree and allocate memory for lookup table.
+ *
+ * @param bt
+ *   Pointer to B-tree structure.
+ * @param n
+ *   Number of entries to allocate.
+ * @param socket
+ *   NUMA socket on which memory must be allocated.
+ *
+ * @return
+ *   0 on success, a negative errno value otherwise and rte_errno is set.
+ */
+int
+mlx5_mr_btree_init(struct mlx5_mr_btree *bt, int n, int socket)
+{
+       if (bt == NULL) {
+               rte_errno = EINVAL;
+               return -rte_errno;
        }
-       if (data->start == (char *)memhdr->addr + memhdr->len) {
-               data->start -= memhdr->len;
+       assert(!bt->table && !bt->size);
+       memset(bt, 0, sizeof(*bt));
+       bt->table = rte_calloc_socket("B-tree table",
+                                     n, sizeof(struct mlx5_mr_cache),
+                                     0, socket);
+       if (bt->table == NULL) {
+               rte_errno = ENOMEM;
+               DEBUG("failed to allocate memory for btree cache on socket %d",
+                     socket);
+               return -rte_errno;
+       }
+       bt->size = n;
+       /* First entry must be NULL for binary search. */
+       (*bt->table)[bt->len++] = (struct mlx5_mr_cache) {
+               .lkey = UINT32_MAX,
+       };
+       DEBUG("initialized B-tree %p with table %p",
+             (void *)bt, (void *)bt->table);
+       return 0;
+}
+
+/**
+ * Free B-tree resources.
+ *
+ * @param bt
+ *   Pointer to B-tree structure.
+ */
+void
+mlx5_mr_btree_free(struct mlx5_mr_btree *bt)
+{
+       if (bt == NULL)
                return;
+       DEBUG("freeing B-tree %p with table %p",
+             (void *)bt, (void *)bt->table);
+       rte_free(bt->table);
+       memset(bt, 0, sizeof(*bt));
+}
+
+/**
+ * Dump all the entries in a B-tree
+ *
+ * @param bt
+ *   Pointer to B-tree structure.
+ */
+void
+mlx5_mr_btree_dump(struct mlx5_mr_btree *bt __rte_unused)
+{
+#ifndef NDEBUG
+       int idx;
+       struct mlx5_mr_cache *lkp_tbl;
+
+       if (bt == NULL)
+               return;
+       lkp_tbl = *bt->table;
+       for (idx = 0; idx < bt->len; ++idx) {
+               struct mlx5_mr_cache *entry = &lkp_tbl[idx];
+
+               DEBUG("B-tree(%p)[%u],"
+                     " [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR ") lkey=0x%x",
+                     (void *)bt, idx, entry->start, entry->end, entry->lkey);
        }
-       /* Error, mempool is not virtually contiguous. */
-       data->ret = -1;
+#endif
 }
 
 /**
- * Check if a mempool can be used: it must be virtually contiguous.
+ * Find virtually contiguous memory chunk in a given MR.
  *
- * @param[in] mp
- *   Pointer to memory pool.
- * @param[out] start
- *   Pointer to the start address of the mempool virtual memory area
- * @param[out] end
- *   Pointer to the end address of the mempool virtual memory area
+ * @param dev
+ *   Pointer to MR structure.
+ * @param[out] entry
+ *   Pointer to returning MR cache entry. If not found, this will not be
+ *   updated.
+ * @param start_idx
+ *   Start index of the memseg bitmap.
  *
  * @return
- *   0 on success (mempool is virtually contiguous), -1 on error.
+ *   Next index to go on lookup.
  */
-static int mlx5_check_mempool(struct rte_mempool *mp, uintptr_t *start,
-       uintptr_t *end)
+static int
+mr_find_next_chunk(struct mlx5_mr *mr, struct mlx5_mr_cache *entry,
+                  int base_idx)
 {
-       struct mlx5_check_mempool_data data;
+       uintptr_t start = 0;
+       uintptr_t end = 0;
+       uint32_t idx = 0;
 
-       memset(&data, 0, sizeof(data));
-       rte_mempool_mem_iter(mp, mlx5_check_mempool_cb, &data);
-       *start = (uintptr_t)data.start;
-       *end = (uintptr_t)data.end;
+       for (idx = base_idx; idx < mr->ms_bmp_n; ++idx) {
+               if (rte_bitmap_get(mr->ms_bmp, idx)) {
+                       const struct rte_memseg_list *msl;
+                       const struct rte_memseg *ms;
 
-       return data.ret;
+                       msl = mr->msl;
+                       ms = rte_fbarray_get(&msl->memseg_arr,
+                                            mr->ms_base_idx + idx);
+                       assert(msl->page_sz == ms->hugepage_sz);
+                       if (!start)
+                               start = ms->addr_64;
+                       end = ms->addr_64 + ms->hugepage_sz;
+               } else if (start) {
+                       /* Passed the end of a fragment. */
+                       break;
+               }
+       }
+       if (start) {
+               /* Found one chunk. */
+               entry->start = start;
+               entry->end = end;
+               entry->lkey = rte_cpu_to_be_32(mr->ibv_mr->lkey);
+       }
+       return idx;
 }
 
 /**
- * Register a Memory Region (MR) <-> Memory Pool (MP) association in
- * txq->mp2mr[]. If mp2mr[] is full, remove an entry first.
+ * Insert a MR to the global B-tree cache. It may fail due to low-on-memory.
+ * Then, this entry will have to be searched by mr_lookup_dev_list() in
+ * mlx5_mr_create() on miss.
  *
- * This function should only be called by txq_mp2mr().
+ * @param dev
+ *   Pointer to Ethernet device.
+ * @param mr
+ *   Pointer to MR to insert.
  *
- * @param priv
- *   Pointer to private structure.
- * @param txq
- *   Pointer to TX queue structure.
- * @param[in] mp
- *   Memory Pool for which a Memory Region lkey must be returned.
- * @param idx
- *   Index of the next available entry.
+ * @return
+ *   0 on success, -1 on failure.
+ */
+static int
+mr_insert_dev_cache(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr *mr)
+{
+       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
+       unsigned int n;
+
+       DRV_LOG(DEBUG, "port %u inserting MR(%p) to global cache",
+               dev->data->port_id, (void *)mr);
+       for (n = 0; n < mr->ms_bmp_n; ) {
+               struct mlx5_mr_cache entry = { 0, };
+
+               /* Find a contiguous chunk and advance the index. */
+               n = mr_find_next_chunk(mr, &entry, n);
+               if (!entry.end)
+                       break;
+               if (mr_btree_insert(&priv->mr.cache, &entry) < 0) {
+                       /*
+                        * Overflowed, but the global table cannot be expanded
+                        * because of deadlock.
+                        */
+                       return -1;
+               }
+       }
+       return 0;
+}
+
+/**
+ * Look up address in the original global MR list.
+ *
+ * @param dev
+ *   Pointer to Ethernet device.
+ * @param[out] entry
+ *   Pointer to returning MR cache entry. If no match, this will not be updated.
+ * @param addr
+ *   Search key.
  *
  * @return
- *   mr on success, NULL on failure.
+ *   Found MR on match, NULL otherwise.
  */
-struct mlx5_mr*
-priv_txq_mp2mr_reg(struct priv *priv, struct mlx5_txq_data *txq,
-                  struct rte_mempool *mp, unsigned int idx)
+static struct mlx5_mr *
+mr_lookup_dev_list(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_cache *entry,
+                  uintptr_t addr)
 {
-       struct mlx5_txq_ctrl *txq_ctrl =
-               container_of(txq, struct mlx5_txq_ctrl, txq);
+       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
        struct mlx5_mr *mr;
 
-       /* Add a new entry, register MR first. */
-       DEBUG("%p: discovered new memory pool \"%s\" (%p)",
-             (void *)txq_ctrl, mp->name, (void *)mp);
-       mr = priv_mr_get(priv, mp);
-       if (mr == NULL) {
-               if (rte_eal_process_type() != RTE_PROC_PRIMARY) {
-                       DEBUG("Using unregistered mempool 0x%p(%s) in secondary process,"
-                            " please create mempool before rte_eth_dev_start()",
-                            (void *)mp, mp->name);
-                       return NULL;
+       /* Iterate all the existing MRs. */
+       LIST_FOREACH(mr, &priv->mr.mr_list, mr) {
+               unsigned int n;
+
+               if (mr->ms_n == 0)
+                       continue;
+               for (n = 0; n < mr->ms_bmp_n; ) {
+                       struct mlx5_mr_cache ret = { 0, };
+
+                       n = mr_find_next_chunk(mr, &ret, n);
+                       if (addr >= ret.start && addr < ret.end) {
+                               /* Found. */
+                               *entry = ret;
+                               return mr;
+                       }
                }
-               mr = priv_mr_new(priv, mp);
-       }
-       if (unlikely(mr == NULL)) {
-               DEBUG("%p: unable to configure MR, ibv_reg_mr() failed.",
-                     (void *)txq_ctrl);
-               return NULL;
-       }
-       if (unlikely(idx == RTE_DIM(txq->mp2mr))) {
-               /* Table is full, remove oldest entry. */
-               DEBUG("%p: MR <-> MP table full, dropping oldest entry.",
-                     (void *)txq_ctrl);
-               --idx;
-               priv_mr_release(priv, txq->mp2mr[0]);
-               memmove(&txq->mp2mr[0], &txq->mp2mr[1],
-                       (sizeof(txq->mp2mr) - sizeof(txq->mp2mr[0])));
        }
-       /* Store the new entry. */
-       txq_ctrl->txq.mp2mr[idx] = mr;
-       DEBUG("%p: new MR lkey for MP \"%s\" (%p): 0x%08" PRIu32,
-             (void *)txq_ctrl, mp->name, (void *)mp,
-             txq_ctrl->txq.mp2mr[idx]->lkey);
-       return mr;
+       return NULL;
 }
 
 /**
- * Register a Memory Region (MR) <-> Memory Pool (MP) association in
- * txq->mp2mr[]. If mp2mr[] is full, remove an entry first.
- *
- * This function should only be called by txq_mp2mr().
+ * Look up address on device.
  *
- * @param txq
- *   Pointer to TX queue structure.
- * @param[in] mp
- *   Memory Pool for which a Memory Region lkey must be returned.
- * @param idx
- *   Index of the next available entry.
+ * @param dev
+ *   Pointer to Ethernet device.
+ * @param[out] entry
+ *   Pointer to returning MR cache entry. If no match, this will not be updated.
+ * @param addr
+ *   Search key.
  *
  * @return
- *   mr on success, NULL on failure.
+ *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on failure and rte_errno is set.
  */
-struct mlx5_mr*
-mlx5_txq_mp2mr_reg(struct mlx5_txq_data *txq, struct rte_mempool *mp,
-                  unsigned int idx)
+static uint32_t
+mr_lookup_dev(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_cache *entry,
+             uintptr_t addr)
 {
-       struct mlx5_txq_ctrl *txq_ctrl =
-               container_of(txq, struct mlx5_txq_ctrl, txq);
+       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
+       uint16_t idx;
+       uint32_t lkey = UINT32_MAX;
        struct mlx5_mr *mr;
 
-       priv_lock(txq_ctrl->priv);
-       mr = priv_txq_mp2mr_reg(txq_ctrl->priv, txq, mp, idx);
-       priv_unlock(txq_ctrl->priv);
-       return mr;
+       /*
+        * If the global cache has overflowed since it failed to expand the
+        * B-tree table, it can't have all the existing MRs. Then, the address
+        * has to be searched by traversing the original MR list instead, which
+        * is very slow path. Otherwise, the global cache is all inclusive.
+        */
+       if (!unlikely(priv->mr.cache.overflow)) {
+               lkey = mr_btree_lookup(&priv->mr.cache, &idx, addr);
+               if (lkey != UINT32_MAX)
+                       *entry = (*priv->mr.cache.table)[idx];
+       } else {
+               /* Falling back to the slowest path. */
+               mr = mr_lookup_dev_list(dev, entry, addr);
+               if (mr != NULL)
+                       lkey = entry->lkey;
+       }
+       assert(lkey == UINT32_MAX || (addr >= entry->start &&
+                                     addr < entry->end));
+       return lkey;
 }
 
-struct mlx5_mp2mr_mbuf_check_data {
-       int ret;
-};
+/**
+ * Free MR resources. MR lock must not be held to avoid a deadlock. rte_free()
+ * can raise memory free event and the callback function will spin on the lock.
+ *
+ * @param mr
+ *   Pointer to MR to free.
+ */
+static void
+mr_free(struct mlx5_mr *mr)
+{
+       if (mr == NULL)
+               return;
+       DRV_LOG(DEBUG, "freeing MR(%p):", (void *)mr);
+       if (mr->ibv_mr != NULL)
+               claim_zero(mlx5_glue->dereg_mr(mr->ibv_mr));
+       if (mr->ms_bmp != NULL)
+               rte_bitmap_free(mr->ms_bmp);
+       rte_free(mr);
+}
 
 /**
- * Callback function for rte_mempool_obj_iter() to check whether a given
- * mempool object looks like a mbuf.
- *
- * @param[in] mp
- *   The mempool pointer
- * @param[in] arg
- *   Context data (struct txq_mp2mr_mbuf_check_data). Contains the
- *   return value.
- * @param[in] obj
- *   Object address.
- * @param index
- *   Object index, unused.
+ * Releass resources of detached MR having no online entry.
+ *
+ * @param dev
+ *   Pointer to Ethernet device.
  */
 static void
-txq_mp2mr_mbuf_check(struct rte_mempool *mp, void *arg, void *obj,
-       uint32_t index __rte_unused)
+mlx5_mr_garbage_collect(struct rte_eth_dev *dev)
 {
-       struct mlx5_mp2mr_mbuf_check_data *data = arg;
-       struct rte_mbuf *buf = obj;
+       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
+       struct mlx5_mr *mr_next;
+       struct mlx5_mr_list free_list = LIST_HEAD_INITIALIZER(free_list);
 
+       /* Must be called from the primary process. */
+       assert(rte_eal_process_type() == RTE_PROC_PRIMARY);
        /*
-        * Check whether mbuf structure fits element size and whether mempool
-        * pointer is valid.
+        * MR can't be freed with holding the lock because rte_free() could call
+        * memory free callback function. This will be a deadlock situation.
         */
-       if (sizeof(*buf) > mp->elt_size || buf->pool != mp)
-               data->ret = -1;
+       rte_rwlock_write_lock(&priv->mr.rwlock);
+       /* Detach the whole free list and release it after unlocking. */
+       free_list = priv->mr.mr_free_list;
+       LIST_INIT(&priv->mr.mr_free_list);
+       rte_rwlock_write_unlock(&priv->mr.rwlock);
+       /* Release resources. */
+       mr_next = LIST_FIRST(&free_list);
+       while (mr_next != NULL) {
+               struct mlx5_mr *mr = mr_next;
+
+               mr_next = LIST_NEXT(mr, mr);
+               mr_free(mr);
+       }
+}
+
+/* Called during rte_memseg_contig_walk() by mlx5_mr_create(). */
+static int
+mr_find_contig_memsegs_cb(const struct rte_memseg_list *msl,
+                         const struct rte_memseg *ms, size_t len, void *arg)
+{
+       struct mr_find_contig_memsegs_data *data = arg;
+
+       if (data->addr < ms->addr_64 || data->addr >= ms->addr_64 + len)
+               return 0;
+       /* Found, save it and stop walking. */
+       data->start = ms->addr_64;
+       data->end = ms->addr_64 + len;
+       data->msl = msl;
+       return 1;
 }
 
 /**
- * Iterator function for rte_mempool_walk() to register existing mempools and
- * fill the MP to MR cache of a TX queue.
+ * Create a new global Memroy Region (MR) for a missing virtual address.
+ * Register entire virtually contiguous memory chunk around the address.
+ *
+ * @param dev
+ *   Pointer to Ethernet device.
+ * @param[out] entry
+ *   Pointer to returning MR cache entry, found in the global cache or newly
+ *   created. If failed to create one, this will not be updated.
+ * @param addr
+ *   Target virtual address to register.
  *
- * @param[in] mp
- *   Memory Pool to register.
- * @param *arg
- *   Pointer to TX queue structure.
+ * @return
+ *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on failure and rte_errno is set.
  */
-void
-mlx5_mp2mr_iter(struct rte_mempool *mp, void *arg)
+static uint32_t
+mlx5_mr_create(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_cache *entry,
+              uintptr_t addr)
 {
-       struct priv *priv = (struct priv *)arg;
-       struct mlx5_mp2mr_mbuf_check_data data = {
-               .ret = 0,
+       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
+       struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
+       const struct rte_memseg_list *msl;
+       const struct rte_memseg *ms;
+       struct mlx5_mr *mr = NULL;
+       size_t len;
+       uint32_t ms_n;
+       uint32_t bmp_size;
+       void *bmp_mem;
+       int ms_idx_shift = -1;
+       unsigned int n;
+       struct mr_find_contig_memsegs_data data = {
+               .addr = addr,
        };
-       struct mlx5_mr *mr;
+       struct mr_find_contig_memsegs_data data_re;
 
-       /* Register mempool only if the first element looks like a mbuf. */
-       if (rte_mempool_obj_iter(mp, txq_mp2mr_mbuf_check, &data) == 0 ||
-                       data.ret == -1)
-               return;
-       mr = priv_mr_get(priv, mp);
-       if (mr) {
-               priv_mr_release(priv, mr);
-               return;
+       DRV_LOG(DEBUG, "port %u creating a MR using address (%p)",
+               dev->data->port_id, (void *)addr);
+       if (rte_eal_process_type() != RTE_PROC_PRIMARY) {
+               DRV_LOG(WARNING,
+                       "port %u using address (%p) of unregistered mempool"
+                       " in secondary process, please create mempool"
+                       " before rte_eth_dev_start()",
+                       dev->data->port_id, (void *)addr);
+               rte_errno = EPERM;
+               goto err_nolock;
+       }
+       /*
+        * Release detached MRs if any. This can't be called with holding either
+        * memory_hotplug_lock or priv->mr.rwlock. MRs on the free list have
+        * been detached by the memory free event but it couldn't be released
+        * inside the callback due to deadlock. As a result, releasing resources
+        * is quite opportunistic.
+        */
+       mlx5_mr_garbage_collect(dev);
+       /*
+        * Find out a contiguous virtual address chunk in use, to which the
+        * given address belongs, in order to register maximum range. In the
+        * best case where mempools are not dynamically recreated and
+        * '--socket-mem' is speicified as an EAL option, it is very likely to
+        * have only one MR(LKey) per a socket and per a hugepage-size even
+        * though the system memory is highly fragmented.
+        */
+       if (!rte_memseg_contig_walk(mr_find_contig_memsegs_cb, &data)) {
+               DRV_LOG(WARNING,
+                       "port %u unable to find virtually contiguous"
+                       " chunk for address (%p)."
+                       " rte_memseg_contig_walk() failed.",
+                       dev->data->port_id, (void *)addr);
+               rte_errno = ENXIO;
+               goto err_nolock;
+       }
+alloc_resources:
+       /* Addresses must be page-aligned. */
+       assert(rte_is_aligned((void *)data.start, data.msl->page_sz));
+       assert(rte_is_aligned((void *)data.end, data.msl->page_sz));
+       msl = data.msl;
+       ms = rte_mem_virt2memseg((void *)data.start, msl);
+       len = data.end - data.start;
+       assert(msl->page_sz == ms->hugepage_sz);
+       /* Number of memsegs in the range. */
+       ms_n = len / msl->page_sz;
+       DEBUG("port %u extending %p to [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "),"
+             " page_sz=0x%" PRIx64 ", ms_n=%u",
+             dev->data->port_id, (void *)addr,
+             data.start, data.end, msl->page_sz, ms_n);
+       /* Size of memory for bitmap. */
+       bmp_size = rte_bitmap_get_memory_footprint(ms_n);
+       mr = rte_zmalloc_socket(NULL,
+                               RTE_ALIGN_CEIL(sizeof(*mr),
+                                              RTE_CACHE_LINE_SIZE) +
+                               bmp_size,
+                               RTE_CACHE_LINE_SIZE, msl->socket_id);
+       if (mr == NULL) {
+               DEBUG("port %u unable to allocate memory for a new MR of"
+                     " address (%p).",
+                     dev->data->port_id, (void *)addr);
+               rte_errno = ENOMEM;
+               goto err_nolock;
+       }
+       mr->msl = msl;
+       /*
+        * Save the index of the first memseg and initialize memseg bitmap. To
+        * see if a memseg of ms_idx in the memseg-list is still valid, check:
+        *      rte_bitmap_get(mr->bmp, ms_idx - mr->ms_base_idx)
+        */
+       mr->ms_base_idx = rte_fbarray_find_idx(&msl->memseg_arr, ms);
+       bmp_mem = RTE_PTR_ALIGN_CEIL(mr + 1, RTE_CACHE_LINE_SIZE);
+       mr->ms_bmp = rte_bitmap_init(ms_n, bmp_mem, bmp_size);
+       if (mr->ms_bmp == NULL) {
+               DEBUG("port %u unable to initialize bitamp for a new MR of"
+                     " address (%p).",
+                     dev->data->port_id, (void *)addr);
+               rte_errno = EINVAL;
+               goto err_nolock;
+       }
+       /*
+        * Should recheck whether the extended contiguous chunk is still valid.
+        * Because memory_hotplug_lock can't be held if there's any memory
+        * related calls in a critical path, resource allocation above can't be
+        * locked. If the memory has been changed at this point, try again with
+        * just single page. If not, go on with the big chunk atomically from
+        * here.
+        */
+       rte_rwlock_read_lock(&mcfg->memory_hotplug_lock);
+       data_re = data;
+       if (len > msl->page_sz &&
+           !rte_memseg_contig_walk(mr_find_contig_memsegs_cb, &data_re)) {
+               DEBUG("port %u unable to find virtually contiguous"
+                     " chunk for address (%p)."
+                     " rte_memseg_contig_walk() failed.",
+                     dev->data->port_id, (void *)addr);
+               rte_errno = ENXIO;
+               goto err_memlock;
+       }
+       if (data.start != data_re.start || data.end != data_re.end) {
+               /*
+                * The extended contiguous chunk has been changed. Try again
+                * with single memseg instead.
+                */
+               data.start = RTE_ALIGN_FLOOR(addr, msl->page_sz);
+               data.end = data.start + msl->page_sz;
+               rte_rwlock_read_unlock(&mcfg->memory_hotplug_lock);
+               mr_free(mr);
+               goto alloc_resources;
+       }
+       assert(data.msl == data_re.msl);
+       rte_rwlock_write_lock(&priv->mr.rwlock);
+       /*
+        * Check the address is really missing. If other thread already created
+        * one or it is not found due to overflow, abort and return.
+        */
+       if (mr_lookup_dev(dev, entry, addr) != UINT32_MAX) {
+               /*
+                * Insert to the global cache table. It may fail due to
+                * low-on-memory. Then, this entry will have to be searched
+                * here again.
+                */
+               mr_btree_insert(&priv->mr.cache, entry);
+               DEBUG("port %u found MR for %p on final lookup, abort",
+                     dev->data->port_id, (void *)addr);
+               rte_rwlock_write_unlock(&priv->mr.rwlock);
+               rte_rwlock_read_unlock(&mcfg->memory_hotplug_lock);
+               /*
+                * Must be unlocked before calling rte_free() because
+                * mlx5_mr_mem_event_free_cb() can be called inside.
+                */
+               mr_free(mr);
+               return entry->lkey;
        }
-       priv_mr_new(priv, mp);
+       /*
+        * Trim start and end addresses for verbs MR. Set bits for registering
+        * memsegs but exclude already registered ones. Bitmap can be
+        * fragmented.
+        */
+       for (n = 0; n < ms_n; ++n) {
+               uintptr_t start;
+               struct mlx5_mr_cache ret = { 0, };
+
+               start = data_re.start + n * msl->page_sz;
+               /* Exclude memsegs already registered by other MRs. */
+               if (mr_lookup_dev(dev, &ret, start) == UINT32_MAX) {
+                       /*
+                        * Start from the first unregistered memseg in the
+                        * extended range.
+                        */
+                       if (ms_idx_shift == -1) {
+                               mr->ms_base_idx += n;
+                               data.start = start;
+                               ms_idx_shift = n;
+                       }
+                       data.end = start + msl->page_sz;
+                       rte_bitmap_set(mr->ms_bmp, n - ms_idx_shift);
+                       ++mr->ms_n;
+               }
+       }
+       len = data.end - data.start;
+       mr->ms_bmp_n = len / msl->page_sz;
+       assert(ms_idx_shift + mr->ms_bmp_n <= ms_n);
+       /*
+        * Finally create a verbs MR for the memory chunk. ibv_reg_mr() can be
+        * called with holding the memory lock because it doesn't use
+        * mlx5_alloc_buf_extern() which eventually calls rte_malloc_socket()
+        * through mlx5_alloc_verbs_buf().
+        */
+       mr->ibv_mr = mlx5_glue->reg_mr(priv->pd, (void *)data.start, len,
+                                      IBV_ACCESS_LOCAL_WRITE);
+       if (mr->ibv_mr == NULL) {
+               DEBUG("port %u fail to create a verbs MR for address (%p)",
+                     dev->data->port_id, (void *)addr);
+               rte_errno = EINVAL;
+               goto err_mrlock;
+       }
+       assert((uintptr_t)mr->ibv_mr->addr == data.start);
+       assert(mr->ibv_mr->length == len);
+       LIST_INSERT_HEAD(&priv->mr.mr_list, mr, mr);
+       DEBUG("port %u MR CREATED (%p) for %p:\n"
+             "  [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "),"
+             " lkey=0x%x base_idx=%u ms_n=%u, ms_bmp_n=%u",
+             dev->data->port_id, (void *)mr, (void *)addr,
+             data.start, data.end, rte_cpu_to_be_32(mr->ibv_mr->lkey),
+             mr->ms_base_idx, mr->ms_n, mr->ms_bmp_n);
+       /* Insert to the global cache table. */
+       mr_insert_dev_cache(dev, mr);
+       /* Fill in output data. */
+       mr_lookup_dev(dev, entry, addr);
+       /* Lookup can't fail. */
+       assert(entry->lkey != UINT32_MAX);
+       rte_rwlock_write_unlock(&priv->mr.rwlock);
+       rte_rwlock_read_unlock(&mcfg->memory_hotplug_lock);
+       return entry->lkey;
+err_mrlock:
+       rte_rwlock_write_unlock(&priv->mr.rwlock);
+err_memlock:
+       rte_rwlock_read_unlock(&mcfg->memory_hotplug_lock);
+err_nolock:
+       /*
+        * In case of error, as this can be called in a datapath, a warning
+        * message per an error is preferable instead. Must be unlocked before
+        * calling rte_free() because mlx5_mr_mem_event_free_cb() can be called
+        * inside.
+        */
+       mr_free(mr);
+       return UINT32_MAX;
 }
 
 /**
- * Register a new memory region from the mempool and store it in the memory
- * region list.
+ * Rebuild the global B-tree cache of device from the original MR list.
  *
- * @param  priv
- *   Pointer to private structure.
- * @param mp
- *   Pointer to the memory pool to register.
- * @return
- *   The memory region on success.
+ * @param dev
+ *   Pointer to Ethernet device.
  */
-struct mlx5_mr*
-priv_mr_new(struct priv *priv, struct rte_mempool *mp)
+static void
+mr_rebuild_dev_cache(struct rte_eth_dev *dev)
 {
-       const struct rte_memseg *ms = rte_eal_get_physmem_layout();
-       uintptr_t start;
-       uintptr_t end;
-       unsigned int i;
+       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
        struct mlx5_mr *mr;
 
-       mr = rte_zmalloc_socket(__func__, sizeof(*mr), 0, mp->socket_id);
-       if (!mr) {
-               DEBUG("unable to configure MR, ibv_reg_mr() failed.");
-               return NULL;
+       DRV_LOG(DEBUG, "port %u rebuild dev cache[]", dev->data->port_id);
+       /* Flush cache to rebuild. */
+       priv->mr.cache.len = 1;
+       priv->mr.cache.overflow = 0;
+       /* Iterate all the existing MRs. */
+       LIST_FOREACH(mr, &priv->mr.mr_list, mr)
+               if (mr_insert_dev_cache(dev, mr) < 0)
+                       return;
+}
+
+/**
+ * Callback for memory free event. Iterate freed memsegs and check whether it
+ * belongs to an existing MR. If found, clear the bit from bitmap of MR. As a
+ * result, the MR would be fragmented. If it becomes empty, the MR will be freed
+ * later by mlx5_mr_garbage_collect(). Even if this callback is called from a
+ * secondary process, the garbage collector will be called in primary process
+ * as the secondary process can't call mlx5_mr_create().
+ *
+ * The global cache must be rebuilt if there's any change and this event has to
+ * be propagated to dataplane threads to flush the local caches.
+ *
+ * @param dev
+ *   Pointer to Ethernet device.
+ * @param addr
+ *   Address of freed memory.
+ * @param len
+ *   Size of freed memory.
+ */
+static void
+mlx5_mr_mem_event_free_cb(struct rte_eth_dev *dev, const void *addr, size_t len)
+{
+       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
+       const struct rte_memseg_list *msl;
+       struct mlx5_mr *mr;
+       int ms_n;
+       int i;
+       int rebuild = 0;
+
+       DEBUG("port %u free callback: addr=%p, len=%zu",
+             dev->data->port_id, addr, len);
+       msl = rte_mem_virt2memseg_list(addr);
+       /* addr and len must be page-aligned. */
+       assert((uintptr_t)addr == RTE_ALIGN((uintptr_t)addr, msl->page_sz));
+       assert(len == RTE_ALIGN(len, msl->page_sz));
+       ms_n = len / msl->page_sz;
+       rte_rwlock_write_lock(&priv->mr.rwlock);
+       /* Clear bits of freed memsegs from MR. */
+       for (i = 0; i < ms_n; ++i) {
+               const struct rte_memseg *ms;
+               struct mlx5_mr_cache entry;
+               uintptr_t start;
+               int ms_idx;
+               uint32_t pos;
+
+               /* Find MR having this memseg. */
+               start = (uintptr_t)addr + i * msl->page_sz;
+               mr = mr_lookup_dev_list(dev, &entry, start);
+               if (mr == NULL)
+                       continue;
+               ms = rte_mem_virt2memseg((void *)start, msl);
+               assert(ms != NULL);
+               assert(msl->page_sz == ms->hugepage_sz);
+               ms_idx = rte_fbarray_find_idx(&msl->memseg_arr, ms);
+               pos = ms_idx - mr->ms_base_idx;
+               assert(rte_bitmap_get(mr->ms_bmp, pos));
+               assert(pos < mr->ms_bmp_n);
+               DEBUG("port %u MR(%p): clear bitmap[%u] for addr %p",
+                     dev->data->port_id, (void *)mr, pos, (void *)start);
+               rte_bitmap_clear(mr->ms_bmp, pos);
+               if (--mr->ms_n == 0) {
+                       LIST_REMOVE(mr, mr);
+                       LIST_INSERT_HEAD(&priv->mr.mr_free_list, mr, mr);
+                       DEBUG("port %u remove MR(%p) from list",
+                             dev->data->port_id, (void *)mr);
+               }
+               /*
+                * MR is fragmented or will be freed. the global cache must be
+                * rebuilt.
+                */
+               rebuild = 1;
        }
-       if (mlx5_check_mempool(mp, &start, &end) != 0) {
-               ERROR("mempool %p: not virtually contiguous",
-                     (void *)mp);
-               return NULL;
+       if (rebuild) {
+               mr_rebuild_dev_cache(dev);
+               /*
+                * Flush local caches by propagating invalidation across cores.
+                * rte_smp_wmb() is enough to synchronize this event. If one of
+                * freed memsegs is seen by other core, that means the memseg
+                * has been allocated by allocator, which will come after this
+                * free call. Therefore, this store instruction (incrementing
+                * generation below) will be guaranteed to be seen by other core
+                * before the core sees the newly allocated memory.
+                */
+               ++priv->mr.dev_gen;
+               DEBUG("broadcasting local cache flush, gen=%d",
+                     priv->mr.dev_gen);
+               rte_smp_wmb();
        }
-       DEBUG("mempool %p area start=%p end=%p size=%zu",
-             (void *)mp, (void *)start, (void *)end,
-             (size_t)(end - start));
-       /* Save original addresses for exact MR lookup. */
-       mr->start = start;
-       mr->end = end;
-       /* Round start and end to page boundary if found in memory segments. */
-       for (i = 0; (i < RTE_MAX_MEMSEG) && (ms[i].addr != NULL); ++i) {
-               uintptr_t addr = (uintptr_t)ms[i].addr;
-               size_t len = ms[i].len;
-               unsigned int align = ms[i].hugepage_sz;
-
-               if ((start > addr) && (start < addr + len))
-                       start = RTE_ALIGN_FLOOR(start, align);
-               if ((end > addr) && (end < addr + len))
-                       end = RTE_ALIGN_CEIL(end, align);
+       rte_rwlock_write_unlock(&priv->mr.rwlock);
+}
+
+/**
+ * Callback for memory event. This can be called from both primary and secondary
+ * process.
+ *
+ * @param event_type
+ *   Memory event type.
+ * @param addr
+ *   Address of memory.
+ * @param len
+ *   Size of memory.
+ */
+void
+mlx5_mr_mem_event_cb(enum rte_mem_event event_type, const void *addr,
+                    size_t len, void *arg __rte_unused)
+{
+       struct priv *priv;
+       struct mlx5_dev_list *dev_list = &mlx5_shared_data->mem_event_cb_list;
+
+       switch (event_type) {
+       case RTE_MEM_EVENT_FREE:
+               rte_rwlock_write_lock(&mlx5_shared_data->mem_event_rwlock);
+               /* Iterate all the existing mlx5 devices. */
+               LIST_FOREACH(priv, dev_list, mem_event_cb)
+                       mlx5_mr_mem_event_free_cb(ETH_DEV(priv), addr, len);
+               rte_rwlock_write_unlock(&mlx5_shared_data->mem_event_rwlock);
+               break;
+       case RTE_MEM_EVENT_ALLOC:
+       default:
+               break;
        }
-       DEBUG("mempool %p using start=%p end=%p size=%zu for MR",
-             (void *)mp, (void *)start, (void *)end,
-             (size_t)(end - start));
-       mr->mr = mlx5_glue->reg_mr(priv->pd, (void *)start, end - start,
-                                  IBV_ACCESS_LOCAL_WRITE);
-       mr->mp = mp;
-       mr->lkey = rte_cpu_to_be_32(mr->mr->lkey);
-       rte_atomic32_inc(&mr->refcnt);
-       DEBUG("%p: new Memory Region %p refcnt: %d", (void *)priv,
-             (void *)mr, rte_atomic32_read(&mr->refcnt));
-       LIST_INSERT_HEAD(&priv->mr, mr, next);
-       return mr;
 }
 
 /**
- * Search the memory region object in the memory region list.
+ * Look up address in the global MR cache table. If not found, create a new MR.
+ * Insert the found/created entry to local bottom-half cache table.
+ *
+ * @param dev
+ *   Pointer to Ethernet device.
+ * @param mr_ctrl
+ *   Pointer to per-queue MR control structure.
+ * @param[out] entry
+ *   Pointer to returning MR cache entry, found in the global cache or newly
+ *   created. If failed to create one, this is not written.
+ * @param addr
+ *   Search key.
  *
- * @param  priv
- *   Pointer to private structure.
- * @param mp
- *   Pointer to the memory pool to register.
  * @return
- *   The memory region on success.
+ *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
  */
-struct mlx5_mr*
-priv_mr_get(struct priv *priv, struct rte_mempool *mp)
+static uint32_t
+mlx5_mr_lookup_dev(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl,
+                  struct mlx5_mr_cache *entry, uintptr_t addr)
 {
-       struct mlx5_mr *mr;
+       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
+       struct mlx5_mr_btree *bt = &mr_ctrl->cache_bh;
+       uint16_t idx;
+       uint32_t lkey;
 
-       assert(mp);
-       if (LIST_EMPTY(&priv->mr))
-               return NULL;
-       LIST_FOREACH(mr, &priv->mr, next) {
-               if (mr->mp == mp) {
-                       rte_atomic32_inc(&mr->refcnt);
-                       DEBUG("Memory Region %p refcnt: %d",
-                             (void *)mr, rte_atomic32_read(&mr->refcnt));
-                       return mr;
-               }
+       /* If local cache table is full, try to double it. */
+       if (unlikely(bt->len == bt->size))
+               mr_btree_expand(bt, bt->size << 1);
+       /* Look up in the global cache. */
+       rte_rwlock_read_lock(&priv->mr.rwlock);
+       lkey = mr_btree_lookup(&priv->mr.cache, &idx, addr);
+       if (lkey != UINT32_MAX) {
+               /* Found. */
+               *entry = (*priv->mr.cache.table)[idx];
+               rte_rwlock_read_unlock(&priv->mr.rwlock);
+               /*
+                * Update local cache. Even if it fails, return the found entry
+                * to update top-half cache. Next time, this entry will be found
+                * in the global cache.
+                */
+               mr_btree_insert(bt, entry);
+               return lkey;
        }
-       return NULL;
+       rte_rwlock_read_unlock(&priv->mr.rwlock);
+       /* First time to see the address? Create a new MR. */
+       lkey = mlx5_mr_create(dev, entry, addr);
+       /*
+        * Update the local cache if successfully created a new global MR. Even
+        * if failed to create one, there's no action to take in this datapath
+        * code. As returning LKey is invalid, this will eventually make HW
+        * fail.
+        */
+       if (lkey != UINT32_MAX)
+               mr_btree_insert(bt, entry);
+       return lkey;
 }
 
 /**
- * Release the memory region object.
+ * Bottom-half of LKey search on datapath. Firstly search in cache_bh[] and if
+ * misses, search in the global MR cache table and update the new entry to
+ * per-queue local caches.
  *
- * @param  mr
- *   Pointer to memory region to release.
+ * @param dev
+ *   Pointer to Ethernet device.
+ * @param mr_ctrl
+ *   Pointer to per-queue MR control structure.
+ * @param addr
+ *   Search key.
  *
  * @return
- *   0 on success, errno on failure.
+ *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
  */
-int
-priv_mr_release(struct priv *priv, struct mlx5_mr *mr)
+static uint32_t
+mlx5_mr_addr2mr_bh(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl,
+                  uintptr_t addr)
 {
-       (void)priv;
-       assert(mr);
-       DEBUG("Memory Region %p refcnt: %d",
-             (void *)mr, rte_atomic32_read(&mr->refcnt));
-       if (rte_atomic32_dec_and_test(&mr->refcnt)) {
-               claim_zero(mlx5_glue->dereg_mr(mr->mr));
-               LIST_REMOVE(mr, next);
-               rte_free(mr);
-               return 0;
+       uint32_t lkey;
+       uint16_t bh_idx = 0;
+       /* Victim in top-half cache to replace with new entry. */
+       struct mlx5_mr_cache *repl = &mr_ctrl->cache[mr_ctrl->head];
+
+       /* Binary-search MR translation table. */
+       lkey = mr_btree_lookup(&mr_ctrl->cache_bh, &bh_idx, addr);
+       /* Update top-half cache. */
+       if (likely(lkey != UINT32_MAX)) {
+               *repl = (*mr_ctrl->cache_bh.table)[bh_idx];
+       } else {
+               /*
+                * If missed in local lookup table, search in the global cache
+                * and local cache_bh[] will be updated inside if possible.
+                * Top-half cache entry will also be updated.
+                */
+               lkey = mlx5_mr_lookup_dev(dev, mr_ctrl, repl, addr);
+               if (unlikely(lkey == UINT32_MAX))
+                       return UINT32_MAX;
        }
-       return EBUSY;
+       /* Update the most recently used entry. */
+       mr_ctrl->mru = mr_ctrl->head;
+       /* Point to the next victim, the oldest. */
+       mr_ctrl->head = (mr_ctrl->head + 1) % MLX5_MR_CACHE_N;
+       return lkey;
 }
 
 /**
- * Verify the flow list is empty
+ * Bottom-half of LKey search on Rx.
  *
- * @param priv
- *  Pointer to private structure.
+ * @param rxq
+ *   Pointer to Rx queue structure.
+ * @param addr
+ *   Search key.
  *
- * @return the number of object not released.
+ * @return
+ *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
+ */
+uint32_t
+mlx5_rx_addr2mr_bh(struct mlx5_rxq_data *rxq, uintptr_t addr)
+{
+       struct mlx5_rxq_ctrl *rxq_ctrl =
+               container_of(rxq, struct mlx5_rxq_ctrl, rxq);
+       struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl = &rxq->mr_ctrl;
+       struct priv *priv = rxq_ctrl->priv;
+
+       DRV_LOG(DEBUG,
+               "Rx queue %u: miss on top-half, mru=%u, head=%u, addr=%p",
+               rxq_ctrl->idx, mr_ctrl->mru, mr_ctrl->head, (void *)addr);
+       return mlx5_mr_addr2mr_bh(ETH_DEV(priv), mr_ctrl, addr);
+}
+
+/**
+ * Bottom-half of LKey search on Tx.
+ *
+ * @param txq
+ *   Pointer to Tx queue structure.
+ * @param addr
+ *   Search key.
+ *
+ * @return
+ *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
+ */
+uint32_t
+mlx5_tx_addr2mr_bh(struct mlx5_txq_data *txq, uintptr_t addr)
+{
+       struct mlx5_txq_ctrl *txq_ctrl =
+               container_of(txq, struct mlx5_txq_ctrl, txq);
+       struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl = &txq->mr_ctrl;
+       struct priv *priv = txq_ctrl->priv;
+
+       DRV_LOG(DEBUG,
+               "Tx queue %u: miss on top-half, mru=%u, head=%u, addr=%p",
+               txq_ctrl->idx, mr_ctrl->mru, mr_ctrl->head, (void *)addr);
+       return mlx5_mr_addr2mr_bh(ETH_DEV(priv), mr_ctrl, addr);
+}
+
+/**
+ * Flush all of the local cache entries.
+ *
+ * @param mr_ctrl
+ *   Pointer to per-queue MR control structure.
+ */
+void
+mlx5_mr_flush_local_cache(struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl)
+{
+       /* Reset the most-recently-used index. */
+       mr_ctrl->mru = 0;
+       /* Reset the linear search array. */
+       mr_ctrl->head = 0;
+       memset(mr_ctrl->cache, 0, sizeof(mr_ctrl->cache));
+       /* Reset the B-tree table. */
+       mr_ctrl->cache_bh.len = 1;
+       mr_ctrl->cache_bh.overflow = 0;
+       /* Update the generation number. */
+       mr_ctrl->cur_gen = *mr_ctrl->dev_gen_ptr;
+       DRV_LOG(DEBUG, "mr_ctrl(%p): flushed, cur_gen=%d",
+               (void *)mr_ctrl, mr_ctrl->cur_gen);
+}
+
+/* Called during rte_mempool_mem_iter() by mlx5_mr_update_mp(). */
+static void
+mlx5_mr_update_mp_cb(struct rte_mempool *mp __rte_unused, void *opaque,
+                    struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
+                    unsigned mem_idx __rte_unused)
+{
+       struct mr_update_mp_data *data = opaque;
+       uint32_t lkey;
+
+       /* Stop iteration if failed in the previous walk. */
+       if (data->ret < 0)
+               return;
+       /* Register address of the chunk and update local caches. */
+       lkey = mlx5_mr_addr2mr_bh(data->dev, data->mr_ctrl,
+                                 (uintptr_t)memhdr->addr);
+       if (lkey == UINT32_MAX)
+               data->ret = -1;
+}
+
+/**
+ * Register entire memory chunks in a Mempool.
+ *
+ * @param dev
+ *   Pointer to Ethernet device.
+ * @param mr_ctrl
+ *   Pointer to per-queue MR control structure.
+ * @param mp
+ *   Pointer to registering Mempool.
+ *
+ * @return
+ *   0 on success, -1 on failure.
  */
 int
-priv_mr_verify(struct priv *priv)
+mlx5_mr_update_mp(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl,
+                 struct rte_mempool *mp)
 {
-       int ret = 0;
+       struct mr_update_mp_data data = {
+               .dev = dev,
+               .mr_ctrl = mr_ctrl,
+               .ret = 0,
+       };
+
+       rte_mempool_mem_iter(mp, mlx5_mr_update_mp_cb, &data);
+       return data.ret;
+}
+
+/**
+ * Dump all the created MRs and the global cache entries.
+ *
+ * @param dev
+ *   Pointer to Ethernet device.
+ */
+void
+mlx5_mr_dump_dev(struct rte_eth_dev *dev __rte_unused)
+{
+#ifndef NDEBUG
+       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
        struct mlx5_mr *mr;
+       int mr_n = 0;
+       int chunk_n = 0;
 
-       LIST_FOREACH(mr, &priv->mr, next) {
-               DEBUG("%p: mr %p still referenced", (void *)priv,
-                     (void *)mr);
-               ++ret;
+       rte_rwlock_read_lock(&priv->mr.rwlock);
+       /* Iterate all the existing MRs. */
+       LIST_FOREACH(mr, &priv->mr.mr_list, mr) {
+               unsigned int n;
+
+               DEBUG("port %u MR[%u], LKey = 0x%x, ms_n = %u, ms_bmp_n = %u",
+                     dev->data->port_id, mr_n++,
+                     rte_cpu_to_be_32(mr->ibv_mr->lkey),
+                     mr->ms_n, mr->ms_bmp_n);
+               if (mr->ms_n == 0)
+                       continue;
+               for (n = 0; n < mr->ms_bmp_n; ) {
+                       struct mlx5_mr_cache ret = { 0, };
+
+                       n = mr_find_next_chunk(mr, &ret, n);
+                       if (!ret.end)
+                               break;
+                       DEBUG("  chunk[%u], [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR ")",
+                             chunk_n++, ret.start, ret.end);
+               }
        }
-       return ret;
+       DEBUG("port %u dumping global cache", dev->data->port_id);
+       mlx5_mr_btree_dump(&priv->mr.cache);
+       rte_rwlock_read_unlock(&priv->mr.rwlock);
+#endif
+}
+
+/**
+ * Release all the created MRs and resources. Remove device from memory callback
+ * list.
+ *
+ * @param dev
+ *   Pointer to Ethernet device.
+ */
+void
+mlx5_mr_release(struct rte_eth_dev *dev)
+{
+       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
+       struct mlx5_mr *mr_next = LIST_FIRST(&priv->mr.mr_list);
+
+       /* Remove from memory callback device list. */
+       rte_rwlock_write_lock(&mlx5_shared_data->mem_event_rwlock);
+       LIST_REMOVE(priv, mem_event_cb);
+       rte_rwlock_write_unlock(&mlx5_shared_data->mem_event_rwlock);
+       if (rte_log_get_level(mlx5_logtype) == RTE_LOG_DEBUG)
+               mlx5_mr_dump_dev(dev);
+       rte_rwlock_write_lock(&priv->mr.rwlock);
+       /* Detach from MR list and move to free list. */
+       while (mr_next != NULL) {
+               struct mlx5_mr *mr = mr_next;
+
+               mr_next = LIST_NEXT(mr, mr);
+               LIST_REMOVE(mr, mr);
+               LIST_INSERT_HEAD(&priv->mr.mr_free_list, mr, mr);
+       }
+       LIST_INIT(&priv->mr.mr_list);
+       /* Free global cache. */
+       mlx5_mr_btree_free(&priv->mr.cache);
+       rte_rwlock_write_unlock(&priv->mr.rwlock);
+       /* Free all remaining MRs. */
+       mlx5_mr_garbage_collect(dev);
 }