]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - share/man/man9/mbuf.9
Add a safety net to reclaim mbufs when one of the mbuf zones become
[FreeBSD/FreeBSD.git] / share / man / man9 / mbuf.9
1 .\" Copyright (c) 2000 FreeBSD Inc.
2 .\" All rights reserved.
3 .\"
4 .\" Redistribution and use in source and binary forms, with or without
5 .\" modification, are permitted provided that the following conditions
6 .\" are met:
7 .\" 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
8 .\"    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
9 .\" 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
10 .\"    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
11 .\"    documentation and/or other materials provided with the distribution.
12 .\"
13 .\" THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
14 .\" ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
15 .\" IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
16 .\" ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL [your name] OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
17 .\" FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
18 .\" DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
19 .\" OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
20 .\" HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
21 .\" LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
22 .\" OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
23 .\" SUCH DAMAGE.
24 .\"
25 .\" $FreeBSD$
26 .\"
27 .Dd March 11, 2015
28 .Dt MBUF 9
29 .Os
30 .\"
31 .Sh NAME
32 .Nm mbuf
33 .Nd "memory management in the kernel IPC subsystem"
34 .\"
35 .Sh SYNOPSIS
36 .In sys/param.h
37 .In sys/systm.h
38 .In sys/mbuf.h
39 .\"
40 .Ss Mbuf allocation macros
41 .Fn MGET "struct mbuf *mbuf" "int how" "short type"
42 .Fn MGETHDR "struct mbuf *mbuf" "int how" "short type"
43 .Ft int
44 .Fn MCLGET "struct mbuf *mbuf" "int how"
45 .Fo MEXTADD
46 .Fa "struct mbuf *mbuf"
47 .Fa "caddr_t buf"
48 .Fa "u_int size"
49 .Fa "void (*free)(void *opt_arg1, void *opt_arg2)"
50 .Fa "void *opt_arg1"
51 .Fa "void *opt_arg2"
52 .Fa "short flags"
53 .Fa "int type"
54 .Fc
55 .\"
56 .Ss Mbuf utility macros
57 .Fn mtod "struct mbuf *mbuf" "type"
58 .Fn M_ALIGN "struct mbuf *mbuf" "u_int len"
59 .Fn MH_ALIGN "struct mbuf *mbuf" "u_int len"
60 .Ft int
61 .Fn M_LEADINGSPACE "struct mbuf *mbuf"
62 .Ft int
63 .Fn M_TRAILINGSPACE "struct mbuf *mbuf"
64 .Fn M_MOVE_PKTHDR "struct mbuf *to" "struct mbuf *from"
65 .Fn M_PREPEND "struct mbuf *mbuf" "int len" "int how"
66 .Fn MCHTYPE "struct mbuf *mbuf" "short type"
67 .Ft int
68 .Fn M_WRITABLE "struct mbuf *mbuf"
69 .\"
70 .Ss Mbuf allocation functions
71 .Ft struct mbuf *
72 .Fn m_get "int how" "short type"
73 .Ft struct mbuf *
74 .Fn m_get2 "int size" "int how" "short type" "int flags"
75 .Ft struct mbuf *
76 .Fn m_getm "struct mbuf *orig" "int len" "int how" "short type"
77 .Ft struct mbuf *
78 .Fn m_getjcl "int how" "short type" "int flags" "int size"
79 .Ft struct mbuf *
80 .Fn m_getcl "int how" "short type" "int flags"
81 .Ft struct mbuf *
82 .Fn m_getclr "int how" "short type"
83 .Ft struct mbuf *
84 .Fn m_gethdr "int how" "short type"
85 .Ft struct mbuf *
86 .Fn m_free "struct mbuf *mbuf"
87 .Ft void
88 .Fn m_freem "struct mbuf *mbuf"
89 .\"
90 .Ss Mbuf utility functions
91 .Ft void
92 .Fn m_adj "struct mbuf *mbuf" "int len"
93 .Ft void
94 .Fn m_align "struct mbuf *mbuf" "int len"
95 .Ft int
96 .Fn m_append "struct mbuf *mbuf" "int len" "c_caddr_t cp"
97 .Ft struct mbuf *
98 .Fn m_prepend "struct mbuf *mbuf" "int len" "int how"
99 .Ft struct mbuf *
100 .Fn m_copyup "struct mbuf *mbuf" "int len" "int dstoff"
101 .Ft struct mbuf *
102 .Fn m_pullup "struct mbuf *mbuf" "int len"
103 .Ft struct mbuf *
104 .Fn m_pulldown "struct mbuf *mbuf" "int offset" "int len" "int *offsetp"
105 .Ft struct mbuf *
106 .Fn m_copym "struct mbuf *mbuf" "int offset" "int len" "int how"
107 .Ft struct mbuf *
108 .Fn m_copypacket "struct mbuf *mbuf" "int how"
109 .Ft struct mbuf *
110 .Fn m_dup "struct mbuf *mbuf" "int how"
111 .Ft void
112 .Fn m_copydata "const struct mbuf *mbuf" "int offset" "int len" "caddr_t buf"
113 .Ft void
114 .Fn m_copyback "struct mbuf *mbuf" "int offset" "int len" "caddr_t buf"
115 .Ft struct mbuf *
116 .Fo m_devget
117 .Fa "char *buf"
118 .Fa "int len"
119 .Fa "int offset"
120 .Fa "struct ifnet *ifp"
121 .Fa "void (*copy)(char *from, caddr_t to, u_int len)"
122 .Fc
123 .Ft void
124 .Fn m_cat "struct mbuf *m" "struct mbuf *n"
125 .Ft u_int
126 .Fn m_fixhdr "struct mbuf *mbuf"
127 .Ft void
128 .Fn m_dup_pkthdr "struct mbuf *to" "struct mbuf *from"
129 .Ft void
130 .Fn m_move_pkthdr "struct mbuf *to" "struct mbuf *from"
131 .Ft u_int
132 .Fn m_length "struct mbuf *mbuf" "struct mbuf **last"
133 .Ft struct mbuf *
134 .Fn m_split "struct mbuf *mbuf" "int len" "int how"
135 .Ft int
136 .Fn m_apply "struct mbuf *mbuf" "int off" "int len" "int (*f)(void *arg, void *data, u_int len)" "void *arg"
137 .Ft struct mbuf *
138 .Fn m_getptr "struct mbuf *mbuf" "int loc" "int *off"
139 .Ft struct mbuf *
140 .Fn m_defrag "struct mbuf *m0" "int how"
141 .Ft struct mbuf *
142 .Fn m_collapse "struct mbuf *m0" "int how" "int maxfrags"
143 .Ft struct mbuf *
144 .Fn m_unshare "struct mbuf *m0" "int how"
145 .\"
146 .Sh DESCRIPTION
147 An
148 .Vt mbuf
149 is a basic unit of memory management in the kernel IPC subsystem.
150 Network packets and socket buffers are stored in
151 .Vt mbufs .
152 A network packet may span multiple
153 .Vt mbufs
154 arranged into a
155 .Vt mbuf chain
156 (linked list),
157 which allows adding or trimming
158 network headers with little overhead.
159 .Pp
160 While a developer should not bother with
161 .Vt mbuf
162 internals without serious
163 reason in order to avoid incompatibilities with future changes, it
164 is useful to understand the general structure of an
165 .Vt mbuf .
166 .Pp
167 An
168 .Vt mbuf
169 consists of a variable-sized header and a small internal
170 buffer for data.
171 The total size of an
172 .Vt mbuf ,
173 .Dv MSIZE ,
174 is a constant defined in
175 .In sys/param.h .
176 The
177 .Vt mbuf
178 header includes:
179 .Bl -tag -width "m_nextpkt" -offset indent
180 .It Va m_next
181 .Pq Vt struct mbuf *
182 A pointer to the next
183 .Vt mbuf
184 in the
185 .Vt mbuf chain .
186 .It Va m_nextpkt
187 .Pq Vt struct mbuf *
188 A pointer to the next
189 .Vt mbuf chain
190 in the queue.
191 .It Va m_data
192 .Pq Vt caddr_t
193 A pointer to data attached to this
194 .Vt mbuf .
195 .It Va m_len
196 .Pq Vt int
197 The length of the data.
198 .It Va m_type
199 .Pq Vt short
200 The type of the data.
201 .It Va m_flags
202 .Pq Vt int
203 The
204 .Vt mbuf
205 flags.
206 .El
207 .Pp
208 The
209 .Vt mbuf
210 flag bits are defined as follows:
211 .Bd -literal
212 /* mbuf flags */
213 #define M_EXT           0x00000001 /* has associated external storage */
214 #define M_PKTHDR        0x00000002 /* start of record */
215 #define M_EOR           0x00000004 /* end of record */
216 #define M_RDONLY        0x00000008 /* associated data marked read-only */
217 #define M_PROTO1        0x00001000 /* protocol-specific */
218 #define M_PROTO2        0x00002000 /* protocol-specific */
219 #define M_PROTO3        0x00004000 /* protocol-specific */
220 #define M_PROTO4        0x00008000 /* protocol-specific */
221 #define M_PROTO5        0x00010000 /* protocol-specific */
222 #define M_PROTO6        0x00020000 /* protocol-specific */
223 #define M_PROTO7        0x00040000 /* protocol-specific */
224 #define M_PROTO8        0x00080000 /* protocol-specific */
225 #define M_PROTO9        0x00100000 /* protocol-specific */
226 #define M_PROTO10       0x00200000 /* protocol-specific */
227 #define M_PROTO11       0x00400000 /* protocol-specific */
228 #define M_PROTO12       0x00800000 /* protocol-specific */
229
230 /* mbuf pkthdr flags (also stored in m_flags) */
231 #define M_BCAST         0x00000010 /* send/received as link-level broadcast */
232 #define M_MCAST         0x00000020 /* send/received as link-level multicast */
233 .Ed
234 .Pp
235 The available
236 .Vt mbuf
237 types are defined as follows:
238 .Bd -literal
239 /* mbuf types */
240 #define MT_DATA         1       /* dynamic (data) allocation */
241 #define MT_HEADER       MT_DATA /* packet header */
242 #define MT_SONAME       8       /* socket name */
243 #define MT_CONTROL      14      /* extra-data protocol message */
244 #define MT_OOBDATA      15      /* expedited data */
245 .Ed
246 .Pp
247 The available external buffer types are defined as follows:
248 .Bd -literal
249 /* external buffer types */
250 #define EXT_CLUSTER     1       /* mbuf cluster */
251 #define EXT_SFBUF       2       /* sendfile(2)'s sf_bufs */
252 #define EXT_JUMBOP      3       /* jumbo cluster 4096 bytes */
253 #define EXT_JUMBO9      4       /* jumbo cluster 9216 bytes */
254 #define EXT_JUMBO16     5       /* jumbo cluster 16184 bytes */
255 #define EXT_PACKET      6       /* mbuf+cluster from packet zone */
256 #define EXT_MBUF        7       /* external mbuf reference (M_IOVEC) */
257 #define EXT_NET_DRV     252     /* custom ext_buf provided by net driver(s) */
258 #define EXT_MOD_TYPE    253     /* custom module's ext_buf type */
259 #define EXT_DISPOSABLE  254     /* can throw this buffer away w/page flipping */
260 #define EXT_EXTREF      255     /* has externally maintained ref_cnt ptr */
261 .Ed
262 .Pp
263 If the
264 .Dv M_PKTHDR
265 flag is set, a
266 .Vt struct pkthdr Va m_pkthdr
267 is added to the
268 .Vt mbuf
269 header.
270 It contains a pointer to the interface
271 the packet has been received from
272 .Pq Vt struct ifnet Va *rcvif ,
273 and the total packet length
274 .Pq Vt int Va len .
275 Optionally, it may also contain an attached list of packet tags
276 .Pq Vt "struct m_tag" .
277 See
278 .Xr mbuf_tags 9
279 for details.
280 Fields used in offloading checksum calculation to the hardware are kept in
281 .Va m_pkthdr
282 as well.
283 See
284 .Sx HARDWARE-ASSISTED CHECKSUM CALCULATION
285 for details.
286 .Pp
287 If small enough, data is stored in the internal data buffer of an
288 .Vt mbuf .
289 If the data is sufficiently large, another
290 .Vt mbuf
291 may be added to the
292 .Vt mbuf chain ,
293 or external storage may be associated with the
294 .Vt mbuf .
295 .Dv MHLEN
296 bytes of data can fit into an
297 .Vt mbuf
298 with the
299 .Dv M_PKTHDR
300 flag set,
301 .Dv MLEN
302 bytes can otherwise.
303 .Pp
304 If external storage is being associated with an
305 .Vt mbuf ,
306 the
307 .Va m_ext
308 header is added at the cost of losing the internal data buffer.
309 It includes a pointer to external storage, the size of the storage,
310 a pointer to a function used for freeing the storage,
311 a pointer to an optional argument that can be passed to the function,
312 and a pointer to a reference counter.
313 An
314 .Vt mbuf
315 using external storage has the
316 .Dv M_EXT
317 flag set.
318 .Pp
319 The system supplies a macro for allocating the desired external storage
320 buffer,
321 .Dv MEXTADD .
322 .Pp
323 The allocation and management of the reference counter is handled by the
324 subsystem.
325 .Pp
326 The system also supplies a default type of external storage buffer called an
327 .Vt mbuf cluster .
328 .Vt Mbuf clusters
329 can be allocated and configured with the use of the
330 .Dv MCLGET
331 macro.
332 Each
333 .Vt mbuf cluster
334 is
335 .Dv MCLBYTES
336 in size, where MCLBYTES is a machine-dependent constant.
337 The system defines an advisory macro
338 .Dv MINCLSIZE ,
339 which is the smallest amount of data to put into an
340 .Vt mbuf cluster .
341 It is equal to
342 .Dv MHLEN
343 plus one.
344 It is typically preferable to store data into the data region of an
345 .Vt mbuf ,
346 if size permits, as opposed to allocating a separate
347 .Vt mbuf cluster
348 to hold the same data.
349 .\"
350 .Ss Macros and Functions
351 There are numerous predefined macros and functions that provide the
352 developer with common utilities.
353 .\"
354 .Bl -ohang -offset indent
355 .It Fn mtod mbuf type
356 Convert an
357 .Fa mbuf
358 pointer to a data pointer.
359 The macro expands to the data pointer cast to the specified
360 .Fa type .
361 .Sy Note :
362 It is advisable to ensure that there is enough contiguous data in
363 .Fa mbuf .
364 See
365 .Fn m_pullup
366 for details.
367 .It Fn MGET mbuf how type
368 Allocate an
369 .Vt mbuf
370 and initialize it to contain internal data.
371 .Fa mbuf
372 will point to the allocated
373 .Vt mbuf
374 on success, or be set to
375 .Dv NULL
376 on failure.
377 The
378 .Fa how
379 argument is to be set to
380 .Dv M_WAITOK
381 or
382 .Dv M_NOWAIT .
383 It specifies whether the caller is willing to block if necessary.
384 A number of other functions and macros related to
385 .Vt mbufs
386 have the same argument because they may
387 at some point need to allocate new
388 .Vt mbufs .
389 .It Fn MGETHDR mbuf how type
390 Allocate an
391 .Vt mbuf
392 and initialize it to contain a packet header
393 and internal data.
394 See
395 .Fn MGET
396 for details.
397 .It Fn MEXTADD mbuf buf size free opt_arg1 opt_arg2 flags type
398 Associate externally managed data with
399 .Fa mbuf .
400 Any internal data contained in the mbuf will be discarded, and the
401 .Dv M_EXT
402 flag will be set.
403 The
404 .Fa buf
405 and
406 .Fa size
407 arguments are the address and length, respectively, of the data.
408 The
409 .Fa free
410 argument points to a function which will be called to free the data
411 when the mbuf is freed; it is only used if
412 .Fa type
413 is
414 .Dv EXT_EXTREF .
415 The
416 .Fa opt_arg1
417 and
418 .Fa opt_arg2
419 arguments will be passed unmodified to
420 .Fa free .
421 The
422 .Fa flags
423 argument specifies additional
424 .Vt mbuf
425 flags; it is not necessary to specify
426 .Dv M_EXT .
427 Finally, the
428 .Fa type
429 argument specifies the type of external data, which controls how it
430 will be disposed of when the
431 .Vt mbuf
432 is freed.
433 In most cases, the correct value is
434 .Dv EXT_EXTREF .
435 .It Fn MCLGET mbuf how
436 Allocate and attach an
437 .Vt mbuf cluster
438 to
439 .Fa mbuf .
440 On success, a non-zero value returned; otherwise, 0.
441 Historically, consumers would check for success by testing the
442 .Dv M_EXT
443 flag on the mbuf, but this is now discouraged to avoid unnecessary awareness
444 of the implementation of external storage in protocol stacks and device
445 drivers.
446 .It Fn M_ALIGN mbuf len
447 Set the pointer
448 .Fa mbuf->m_data
449 to place an object of the size
450 .Fa len
451 at the end of the internal data area of
452 .Fa mbuf ,
453 long word aligned.
454 Applicable only if
455 .Fa mbuf
456 is newly allocated with
457 .Fn MGET
458 or
459 .Fn m_get .
460 .It Fn MH_ALIGN mbuf len
461 Serves the same purpose as
462 .Fn M_ALIGN
463 does, but only for
464 .Fa mbuf
465 newly allocated with
466 .Fn MGETHDR
467 or
468 .Fn m_gethdr ,
469 or initialized by
470 .Fn m_dup_pkthdr
471 or
472 .Fn m_move_pkthdr .
473 .It Fn m_align mbuf len
474 Services the same purpose as
475 .Fn M_ALIGN
476 but handles any type of mbuf.
477 .It Fn M_LEADINGSPACE mbuf
478 Returns the number of bytes available before the beginning
479 of data in
480 .Fa mbuf .
481 .It Fn M_TRAILINGSPACE mbuf
482 Returns the number of bytes available after the end of data in
483 .Fa mbuf .
484 .It Fn M_PREPEND mbuf len how
485 This macro operates on an
486 .Vt mbuf chain .
487 It is an optimized wrapper for
488 .Fn m_prepend
489 that can make use of possible empty space before data
490 (e.g.\& left after trimming of a link-layer header).
491 The new
492 .Vt mbuf chain
493 pointer or
494 .Dv NULL
495 is in
496 .Fa mbuf
497 after the call.
498 .It Fn M_MOVE_PKTHDR to from
499 Using this macro is equivalent to calling
500 .Fn m_move_pkthdr to from .
501 .It Fn M_WRITABLE mbuf
502 This macro will evaluate true if
503 .Fa mbuf
504 is not marked
505 .Dv M_RDONLY
506 and if either
507 .Fa mbuf
508 does not contain external storage or,
509 if it does,
510 then if the reference count of the storage is not greater than 1.
511 The
512 .Dv M_RDONLY
513 flag can be set in
514 .Fa mbuf->m_flags .
515 This can be achieved during setup of the external storage,
516 by passing the
517 .Dv M_RDONLY
518 bit as a
519 .Fa flags
520 argument to the
521 .Fn MEXTADD
522 macro, or can be directly set in individual
523 .Vt mbufs .
524 .It Fn MCHTYPE mbuf type
525 Change the type of
526 .Fa mbuf
527 to
528 .Fa type .
529 This is a relatively expensive operation and should be avoided.
530 .El
531 .Pp
532 The functions are:
533 .Bl -ohang -offset indent
534 .It Fn m_get how type
535 A function version of
536 .Fn MGET
537 for non-critical paths.
538 .It Fn m_get2 size how type flags
539 Allocate an
540 .Vt mbuf
541 with enough space to hold specified amount of data.
542 .It Fn m_getm orig len how type
543 Allocate
544 .Fa len
545 bytes worth of
546 .Vt mbufs
547 and
548 .Vt mbuf clusters
549 if necessary and append the resulting allocated
550 .Vt mbuf chain
551 to the
552 .Vt mbuf chain
553 .Fa orig ,
554 if it is
555 .No non- Ns Dv NULL .
556 If the allocation fails at any point,
557 free whatever was allocated and return
558 .Dv NULL .
559 If
560 .Fa orig
561 is
562 .No non- Ns Dv NULL ,
563 it will not be freed.
564 It is possible to use
565 .Fn m_getm
566 to either append
567 .Fa len
568 bytes to an existing
569 .Vt mbuf
570 or
571 .Vt mbuf chain
572 (for example, one which may be sitting in a pre-allocated ring)
573 or to simply perform an all-or-nothing
574 .Vt mbuf
575 and
576 .Vt mbuf cluster
577 allocation.
578 .It Fn m_gethdr how type
579 A function version of
580 .Fn MGETHDR
581 for non-critical paths.
582 .It Fn m_getcl how type flags
583 Fetch an
584 .Vt mbuf
585 with a
586 .Vt mbuf cluster
587 attached to it.
588 If one of the allocations fails, the entire allocation fails.
589 This routine is the preferred way of fetching both the
590 .Vt mbuf
591 and
592 .Vt mbuf cluster
593 together, as it avoids having to unlock/relock between allocations.
594 Returns
595 .Dv NULL
596 on failure.
597 .It Fn m_getjcl how type flags size
598 This is like
599 .Fn m_getcl
600 but it the size of the cluster allocated will be large enough for
601 .Fa size
602 bytes.
603 .It Fn m_getclr how type
604 Allocate an
605 .Vt mbuf
606 and zero out the data region.
607 .It Fn m_free mbuf
608 Frees
609 .Vt mbuf .
610 Returns
611 .Va m_next
612 of the freed
613 .Vt mbuf .
614 .El
615 .Pp
616 The functions below operate on
617 .Vt mbuf chains .
618 .Bl -ohang -offset indent
619 .It Fn m_freem mbuf
620 Free an entire
621 .Vt mbuf chain ,
622 including any external storage.
623 .\"
624 .It Fn m_adj mbuf len
625 Trim
626 .Fa len
627 bytes from the head of an
628 .Vt mbuf chain
629 if
630 .Fa len
631 is positive, from the tail otherwise.
632 .\"
633 .It Fn m_append mbuf len cp
634 Append
635 .Vt len
636 bytes of data
637 .Vt cp
638 to the
639 .Vt mbuf chain .
640 Extend the mbuf chain if the new data does not fit in
641 existing space.
642 .\"
643 .It Fn m_prepend mbuf len how
644 Allocate a new
645 .Vt mbuf
646 and prepend it to the
647 .Vt mbuf chain ,
648 handle
649 .Dv M_PKTHDR
650 properly.
651 .Sy Note :
652 It does not allocate any
653 .Vt mbuf clusters ,
654 so
655 .Fa len
656 must be less than
657 .Dv MLEN
658 or
659 .Dv MHLEN ,
660 depending on the
661 .Dv M_PKTHDR
662 flag setting.
663 .\"
664 .It Fn m_copyup mbuf len dstoff
665 Similar to
666 .Fn m_pullup
667 but copies
668 .Fa len
669 bytes of data into a new mbuf at
670 .Fa dstoff
671 bytes into the mbuf.
672 The
673 .Fa dstoff
674 argument aligns the data and leaves room for a link layer header.
675 Returns the new
676 .Vt mbuf chain
677 on success,
678 and frees the
679 .Vt mbuf chain
680 and returns
681 .Dv NULL
682 on failure.
683 .Sy Note :
684 The function does not allocate
685 .Vt mbuf clusters ,
686 so
687 .Fa len + dstoff
688 must be less than
689 .Dv MHLEN .
690 .\"
691 .It Fn m_pullup mbuf len
692 Arrange that the first
693 .Fa len
694 bytes of an
695 .Vt mbuf chain
696 are contiguous and lay in the data area of
697 .Fa mbuf ,
698 so they are accessible with
699 .Fn mtod mbuf type .
700 It is important to remember that this may involve
701 reallocating some mbufs and moving data so all pointers
702 referencing data within the old mbuf chain
703 must be recalculated or made invalid.
704 Return the new
705 .Vt mbuf chain
706 on success,
707 .Dv NULL
708 on failure
709 (the
710 .Vt mbuf chain
711 is freed in this case).
712 .Sy Note :
713 It does not allocate any
714 .Vt mbuf clusters ,
715 so
716 .Fa len
717 must be less than or equal to
718 .Dv MHLEN .
719 .\"
720 .It Fn m_pulldown mbuf offset len offsetp
721 Arrange that
722 .Fa len
723 bytes between
724 .Fa offset
725 and
726 .Fa offset + len
727 in the
728 .Vt mbuf chain
729 are contiguous and lay in the data area of
730 .Fa mbuf ,
731 so they are accessible with
732 .Fn mtod mbuf type .
733 .Fa len
734 must be smaller than, or equal to, the size of an
735 .Vt mbuf cluster .
736 Return a pointer to an intermediate
737 .Vt mbuf
738 in the chain containing the requested region;
739 the offset in the data region of the
740 .Vt mbuf chain
741 to the data contained in the returned mbuf is stored in
742 .Fa *offsetp .
743 If
744 .Fa offsetp
745 is NULL, the region may be accessed using
746 .Fn mtod mbuf type .
747 If
748 .Fa offsetp
749 is non-NULL, the region may be accessed using
750 .Fn mtod mbuf uint8_t
751 + *offsetp.
752 The region of the mbuf chain between its beginning and
753 .Fa offset
754 is not modified, therefore it is safe to hold pointers to data within
755 this region before calling
756 .Fn m_pulldown .
757 .\"
758 .It Fn m_copym mbuf offset len how
759 Make a copy of an
760 .Vt mbuf chain
761 starting
762 .Fa offset
763 bytes from the beginning, continuing for
764 .Fa len
765 bytes.
766 If
767 .Fa len
768 is
769 .Dv M_COPYALL ,
770 copy to the end of the
771 .Vt mbuf chain .
772 .Sy Note :
773 The copy is read-only, because the
774 .Vt mbuf clusters
775 are not copied, only their reference counts are incremented.
776 .\"
777 .It Fn m_copypacket mbuf how
778 Copy an entire packet including header, which must be present.
779 This is an optimized version of the common case
780 .Fn m_copym mbuf 0 M_COPYALL how .
781 .Sy Note :
782 the copy is read-only, because the
783 .Vt mbuf clusters
784 are not copied, only their reference counts are incremented.
785 .\"
786 .It Fn m_dup mbuf how
787 Copy a packet header
788 .Vt mbuf chain
789 into a completely new
790 .Vt mbuf chain ,
791 including copying any
792 .Vt mbuf clusters .
793 Use this instead of
794 .Fn m_copypacket
795 when you need a writable copy of an
796 .Vt mbuf chain .
797 .\"
798 .It Fn m_copydata mbuf offset len buf
799 Copy data from an
800 .Vt mbuf chain
801 starting
802 .Fa off
803 bytes from the beginning, continuing for
804 .Fa len
805 bytes, into the indicated buffer
806 .Fa buf .
807 .\"
808 .It Fn m_copyback mbuf offset len buf
809 Copy
810 .Fa len
811 bytes from the buffer
812 .Fa buf
813 back into the indicated
814 .Vt mbuf chain ,
815 starting at
816 .Fa offset
817 bytes from the beginning of the
818 .Vt mbuf chain ,
819 extending the
820 .Vt mbuf chain
821 if necessary.
822 .Sy Note :
823 It does not allocate any
824 .Vt mbuf clusters ,
825 just adds
826 .Vt mbufs
827 to the
828 .Vt mbuf chain .
829 It is safe to set
830 .Fa offset
831 beyond the current
832 .Vt mbuf chain
833 end: zeroed
834 .Vt mbufs
835 will be allocated to fill the space.
836 .\"
837 .It Fn m_length mbuf last
838 Return the length of the
839 .Vt mbuf chain ,
840 and optionally a pointer to the last
841 .Vt mbuf .
842 .\"
843 .It Fn m_dup_pkthdr to from how
844 Upon the function's completion, the
845 .Vt mbuf
846 .Fa to
847 will contain an identical copy of
848 .Fa from->m_pkthdr
849 and the per-packet attributes found in the
850 .Vt mbuf chain
851 .Fa from .
852 The
853 .Vt mbuf
854 .Fa from
855 must have the flag
856 .Dv M_PKTHDR
857 initially set, and
858 .Fa to
859 must be empty on entry.
860 .\"
861 .It Fn m_move_pkthdr to from
862 Move
863 .Va m_pkthdr
864 and the per-packet attributes from the
865 .Vt mbuf chain
866 .Fa from
867 to the
868 .Vt mbuf
869 .Fa to .
870 The
871 .Vt mbuf
872 .Fa from
873 must have the flag
874 .Dv M_PKTHDR
875 initially set, and
876 .Fa to
877 must be empty on entry.
878 Upon the function's completion,
879 .Fa from
880 will have the flag
881 .Dv M_PKTHDR
882 and the per-packet attributes cleared.
883 .\"
884 .It Fn m_fixhdr mbuf
885 Set the packet-header length to the length of the
886 .Vt mbuf chain .
887 .\"
888 .It Fn m_devget buf len offset ifp copy
889 Copy data from a device local memory pointed to by
890 .Fa buf
891 to an
892 .Vt mbuf chain .
893 The copy is done using a specified copy routine
894 .Fa copy ,
895 or
896 .Fn bcopy
897 if
898 .Fa copy
899 is
900 .Dv NULL .
901 .\"
902 .It Fn m_cat m n
903 Concatenate
904 .Fa n
905 to
906 .Fa m .
907 Both
908 .Vt mbuf chains
909 must be of the same type.
910 .Fa N
911 is still valid after the function returned.
912 .Sy Note :
913 It does not handle
914 .Dv M_PKTHDR
915 and friends.
916 .\"
917 .It Fn m_split mbuf len how
918 Partition an
919 .Vt mbuf chain
920 in two pieces, returning the tail:
921 all but the first
922 .Fa len
923 bytes.
924 In case of failure, it returns
925 .Dv NULL
926 and attempts to restore the
927 .Vt mbuf chain
928 to its original state.
929 .\"
930 .It Fn m_apply mbuf off len f arg
931 Apply a function to an
932 .Vt mbuf chain ,
933 at offset
934 .Fa off ,
935 for length
936 .Fa len
937 bytes.
938 Typically used to avoid calls to
939 .Fn m_pullup
940 which would otherwise be unnecessary or undesirable.
941 .Fa arg
942 is a convenience argument which is passed to the callback function
943 .Fa f .
944 .Pp
945 Each time
946 .Fn f
947 is called, it will be passed
948 .Fa arg ,
949 a pointer to the
950 .Fa data
951 in the current mbuf, and the length
952 .Fa len
953 of the data in this mbuf to which the function should be applied.
954 .Pp
955 The function should return zero to indicate success;
956 otherwise, if an error is indicated, then
957 .Fn m_apply
958 will return the error and stop iterating through the
959 .Vt mbuf chain .
960 .\"
961 .It Fn m_getptr mbuf loc off
962 Return a pointer to the mbuf containing the data located at
963 .Fa loc
964 bytes from the beginning of the
965 .Vt mbuf chain .
966 The corresponding offset into the mbuf will be stored in
967 .Fa *off .
968 .It Fn m_defrag m0 how
969 Defragment an mbuf chain, returning the shortest possible
970 chain of mbufs and clusters.
971 If allocation fails and this can not be completed,
972 .Dv NULL
973 will be returned and the original chain will be unchanged.
974 Upon success, the original chain will be freed and the new
975 chain will be returned.
976 .Fa how
977 should be either
978 .Dv M_WAITOK
979 or
980 .Dv M_NOWAIT ,
981 depending on the caller's preference.
982 .Pp
983 This function is especially useful in network drivers, where
984 certain long mbuf chains must be shortened before being added
985 to TX descriptor lists.
986 .It Fn m_collapse m0 how maxfrags
987 Defragment an mbuf chain, returning a chain of at most
988 .Fa maxfrags
989 mbufs and clusters.
990 If allocation fails or the chain cannot be collapsed as requested,
991 .Dv NULL
992 will be returned, with the original chain possibly modified.
993 As with
994 .Fn m_defrag ,
995 .Fa how
996 should be one of
997 .Dv M_WAITOK
998 or
999 .Dv M_NOWAIT .
1000 .It Fn m_unshare m0 how
1001 Create a version of the specified mbuf chain whose
1002 contents can be safely modified without affecting other users.
1003 If allocation fails and this operation can not be completed,
1004 .Dv NULL
1005 will be returned.
1006 The original mbuf chain is always reclaimed and the reference
1007 count of any shared mbuf clusters is decremented.
1008 .Fa how
1009 should be either
1010 .Dv M_WAITOK
1011 or
1012 .Dv M_NOWAIT ,
1013 depending on the caller's preference.
1014 As a side-effect of this process the returned
1015 mbuf chain may be compacted.
1016 .Pp
1017 This function is especially useful in the transmit path of
1018 network code, when data must be encrypted or otherwise
1019 altered prior to transmission.
1020 .El
1021 .Sh HARDWARE-ASSISTED CHECKSUM CALCULATION
1022 This section currently applies to TCP/IP only.
1023 In order to save the host CPU resources, computing checksums is
1024 offloaded to the network interface hardware if possible.
1025 The
1026 .Va m_pkthdr
1027 member of the leading
1028 .Vt mbuf
1029 of a packet contains two fields used for that purpose,
1030 .Vt int Va csum_flags
1031 and
1032 .Vt int Va csum_data .
1033 The meaning of those fields depends on the direction a packet flows in,
1034 and on whether the packet is fragmented.
1035 Henceforth,
1036 .Va csum_flags
1037 or
1038 .Va csum_data
1039 of a packet
1040 will denote the corresponding field of the
1041 .Va m_pkthdr
1042 member of the leading
1043 .Vt mbuf
1044 in the
1045 .Vt mbuf chain
1046 containing the packet.
1047 .Pp
1048 On output, checksum offloading is attempted after the outgoing
1049 interface has been determined for a packet.
1050 The interface-specific field
1051 .Va ifnet.if_data.ifi_hwassist
1052 (see
1053 .Xr ifnet 9 )
1054 is consulted for the capabilities of the interface to assist in
1055 computing checksums.
1056 The
1057 .Va csum_flags
1058 field of the packet header is set to indicate which actions the interface
1059 is supposed to perform on it.
1060 The actions unsupported by the network interface are done in the
1061 software prior to passing the packet down to the interface driver;
1062 such actions will never be requested through
1063 .Va csum_flags .
1064 .Pp
1065 The flags demanding a particular action from an interface are as follows:
1066 .Bl -tag -width ".Dv CSUM_TCP" -offset indent
1067 .It Dv CSUM_IP
1068 The IP header checksum is to be computed and stored in the
1069 corresponding field of the packet.
1070 The hardware is expected to know the format of an IP header
1071 to determine the offset of the IP checksum field.
1072 .It Dv CSUM_TCP
1073 The TCP checksum is to be computed.
1074 (See below.)
1075 .It Dv CSUM_UDP
1076 The UDP checksum is to be computed.
1077 (See below.)
1078 .El
1079 .Pp
1080 Should a TCP or UDP checksum be offloaded to the hardware,
1081 the field
1082 .Va csum_data
1083 will contain the byte offset of the checksum field relative to the
1084 end of the IP header.
1085 In this case, the checksum field will be initially
1086 set by the TCP/IP module to the checksum of the pseudo header
1087 defined by the TCP and UDP specifications.
1088 .Pp
1089 On input, an interface indicates the actions it has performed
1090 on a packet by setting one or more of the following flags in
1091 .Va csum_flags
1092 associated with the packet:
1093 .Bl -tag -width ".Dv CSUM_IP_CHECKED" -offset indent
1094 .It Dv CSUM_IP_CHECKED
1095 The IP header checksum has been computed.
1096 .It Dv CSUM_IP_VALID
1097 The IP header has a valid checksum.
1098 This flag can appear only in combination with
1099 .Dv CSUM_IP_CHECKED .
1100 .It Dv CSUM_DATA_VALID
1101 The checksum of the data portion of the IP packet has been computed
1102 and stored in the field
1103 .Va csum_data
1104 in network byte order.
1105 .It Dv CSUM_PSEUDO_HDR
1106 Can be set only along with
1107 .Dv CSUM_DATA_VALID
1108 to indicate that the IP data checksum found in
1109 .Va csum_data
1110 allows for the pseudo header defined by the TCP and UDP specifications.
1111 Otherwise the checksum of the pseudo header must be calculated by
1112 the host CPU and added to
1113 .Va csum_data
1114 to obtain the final checksum to be used for TCP or UDP validation purposes.
1115 .El
1116 .Pp
1117 If a particular network interface just indicates success or
1118 failure of TCP or UDP checksum validation without returning
1119 the exact value of the checksum to the host CPU, its driver can mark
1120 .Dv CSUM_DATA_VALID
1121 and
1122 .Dv CSUM_PSEUDO_HDR
1123 in
1124 .Va csum_flags ,
1125 and set
1126 .Va csum_data
1127 to
1128 .Li 0xFFFF
1129 hexadecimal to indicate a valid checksum.
1130 It is a peculiarity of the algorithm used that the Internet checksum
1131 calculated over any valid packet will be
1132 .Li 0xFFFF
1133 as long as the original checksum field is included.
1134 .Sh STRESS TESTING
1135 When running a kernel compiled with the option
1136 .Dv MBUF_STRESS_TEST ,
1137 the following
1138 .Xr sysctl 8 Ns
1139 -controlled options may be used to create
1140 various failure/extreme cases for testing of network drivers
1141 and other parts of the kernel that rely on
1142 .Vt mbufs .
1143 .Bl -tag -width ident
1144 .It Va net.inet.ip.mbuf_frag_size
1145 Causes
1146 .Fn ip_output
1147 to fragment outgoing
1148 .Vt mbuf chains
1149 into fragments of the specified size.
1150 Setting this variable to 1 is an excellent way to
1151 test the long
1152 .Vt mbuf chain
1153 handling ability of network drivers.
1154 .It Va kern.ipc.m_defragrandomfailures
1155 Causes the function
1156 .Fn m_defrag
1157 to randomly fail, returning
1158 .Dv NULL .
1159 Any piece of code which uses
1160 .Fn m_defrag
1161 should be tested with this feature.
1162 .El
1163 .Sh RETURN VALUES
1164 See above.
1165 .Sh SEE ALSO
1166 .Xr ifnet 9 ,
1167 .Xr mbuf_tags 9
1168 .Sh HISTORY
1169 .\" Please correct me if I'm wrong
1170 .Vt Mbufs
1171 appeared in an early version of
1172 .Bx .
1173 Besides being used for network packets, they were used
1174 to store various dynamic structures, such as routing table
1175 entries, interface addresses, protocol control blocks, etc.
1176 In more recent
1177 .Fx
1178 use of
1179 .Vt mbufs
1180 is almost entirely limited to packet storage, with
1181 .Xr uma 9
1182 zones being used directly to store other network-related memory.
1183 .Pp
1184 Historically, the
1185 .Vt mbuf
1186 allocator has been a special-purpose memory allocator able to run in
1187 interrupt contexts and allocating from a special kernel address space map.
1188 As of
1189 .Fx 5.3 ,
1190 the
1191 .Vt mbuf
1192 allocator is a wrapper around
1193 .Xr uma 9 ,
1194 allowing caching of
1195 .Vt mbufs ,
1196 clusters, and
1197 .Vt mbuf
1198 + cluster pairs in per-CPU caches, as well as bringing other benefits of
1199 slab allocation.
1200 .Sh AUTHORS
1201 The original
1202 .Nm
1203 manual page was written by
1204 .An Yar Tikhiy .
1205 The
1206 .Xr uma 9
1207 .Vt mbuf
1208 allocator was written by
1209 .An Bosko Milekic .