sys/sys/mbuf.h

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1982, 1986, 1988, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.
   4  * All rights reserved.
   5  *
   6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   7  * modification, are permitted provided that the following conditions
   8  * are met:
   9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  14  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  15  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  16  *    without specific prior written permission.
  17  *
  18  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  19  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  20  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  21  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  22  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  23  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  24  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  25  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  26  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  27  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  28  * SUCH DAMAGE.
  29  *
  30  *      @(#)mbuf.h      8.5 (Berkeley) 2/19/95
  31  * $FreeBSD$
  32  */
  33
  34 #ifndef _SYS_MBUF_H_
  35 #define _SYS_MBUF_H_
  36
  37 /* XXX: These includes suck. Sorry! */
  38 #include <sys/queue.h>
  39 #ifdef _KERNEL
  40 #include <sys/systm.h>
  41 #include <vm/uma.h>
  42 #ifdef WITNESS
  43 #include <sys/lock.h>
  44 #endif
  45 #endif
  46
  47 /*
  48  * Mbufs are of a single size, MSIZE (sys/param.h), which includes overhead.
  49  * An mbuf may add a single "mbuf cluster" of size MCLBYTES (also in
  50  * sys/param.h), which has no additional overhead and is used instead of the
  51  * internal data area; this is done when at least MINCLSIZE of data must be
  52  * stored.  Additionally, it is possible to allocate a separate buffer
  53  * externally and attach it to the mbuf in a way similar to that of mbuf
  54  * clusters.
  55  */
  56 #define MLEN            (MSIZE - sizeof(struct m_hdr))  /* normal data len */
  57 #define MHLEN           (MLEN - sizeof(struct pkthdr))  /* data len w/pkthdr */
  58 #define MINCLSIZE       (MHLEN + 1)     /* smallest amount to put in cluster */
  59 #define M_MAXCOMPRESS   (MHLEN / 2)     /* max amount to copy for compression */
  60
  61 #ifdef _KERNEL
  62 /*-
  63  * Macro for type conversion: convert mbuf pointer to data pointer of correct
  64  * type:
  65  *
  66  * mtod(m, t)   -- Convert mbuf pointer to data pointer of correct type.
  67  */
  68 #define mtod(m, t)      ((t)((m)->m_data))
  69
  70 /*
  71  * Argument structure passed to UMA routines during mbuf and packet
  72  * allocations.
  73  */
  74 struct mb_args {
  75         int     flags;  /* Flags for mbuf being allocated */
  76         short   type;   /* Type of mbuf being allocated */
  77 };
  78 #endif /* _KERNEL */
  79
  80 #if defined(__LP64__)
  81 #define M_HDR_PAD    6
  82 #else
  83 #define M_HDR_PAD    2
  84 #endif
  85
  86 /*
  87  * Header present at the beginning of every mbuf.
  88  */
  89 struct m_hdr {
  90         struct mbuf     *mh_next;       /* next buffer in chain */
  91         struct mbuf     *mh_nextpkt;    /* next chain in queue/record */
  92         caddr_t          mh_data;       /* location of data */
  93         int              mh_len;        /* amount of data in this mbuf */
  94         int              mh_flags;      /* flags; see below */
  95         short            mh_type;       /* type of data in this mbuf */
  96         uint8_t          pad[M_HDR_PAD];/* word align                  */
  97 };
  98
  99 /*
 100  * Packet tag structure (see below for details).
 101  */
 102 struct m_tag {
 103         SLIST_ENTRY(m_tag)      m_tag_link;     /* List of packet tags */
 104         u_int16_t               m_tag_id;       /* Tag ID */
 105         u_int16_t               m_tag_len;      /* Length of data */
 106         u_int32_t               m_tag_cookie;   /* ABI/Module ID */
 107         void                    (*m_tag_free)(struct m_tag *);
 108 };
 109
 110 /*
 111  * Record/packet header in first mbuf of chain; valid only if M_PKTHDR is set.
 112  */
 113 struct pkthdr {
 114         struct ifnet    *rcvif;         /* rcv interface */
 115         /* variables for ip and tcp reassembly */
 116         void            *header;        /* pointer to packet header */
 117         int              len;           /* total packet length */
 118         uint32_t         flowid;        /* packet's 4-tuple system
 119                                          * flow identifier
 120                                          */
 121         /* variables for hardware checksum */
 122         int              csum_flags;    /* flags regarding checksum */
 123         int              csum_data;     /* data field used by csum routines */
 124         u_int16_t        tso_segsz;     /* TSO segment size */
 125         union {
 126                 u_int16_t vt_vtag;      /* Ethernet 802.1p+q vlan tag */
 127                 u_int16_t vt_nrecs;     /* # of IGMPv3 records in this chain */
 128         } PH_vt;
 129         SLIST_HEAD(packet_tags, m_tag) tags; /* list of packet tags */
 130 };
 131 #define ether_vtag      PH_vt.vt_vtag
 132
 133 /*
 134  * Description of external storage mapped into mbuf; valid only if M_EXT is
 135  * set.
 136  */
 137 struct m_ext {
 138         caddr_t          ext_buf;       /* start of buffer */
 139         void            (*ext_free)     /* free routine if not the usual */
 140                             (void *, void *);
 141         void            *ext_arg1;      /* optional argument pointer */
 142         void            *ext_arg2;      /* optional argument pointer */
 143         u_int            ext_size;      /* size of buffer, for ext_free */
 144         volatile u_int  *ref_cnt;       /* pointer to ref count info */
 145         int              ext_type;      /* type of external storage */
 146 };
 147
 148 /*
 149  * The core of the mbuf object along with some shortcut defines for practical
 150  * purposes.
 151  */
 152 struct mbuf {
 153         struct m_hdr    m_hdr;
 154         union {
 155                 struct {
 156                         struct pkthdr   MH_pkthdr;      /* M_PKTHDR set */
 157                         union {
 158                                 struct m_ext    MH_ext; /* M_EXT set */
 159                                 char            MH_databuf[MHLEN];
 160                         } MH_dat;
 161                 } MH;
 162                 char    M_databuf[MLEN];                /* !M_PKTHDR, !M_EXT */
 163         } M_dat;
 164 };
 165 #define m_next          m_hdr.mh_next
 166 #define m_len           m_hdr.mh_len
 167 #define m_data          m_hdr.mh_data
 168 #define m_type          m_hdr.mh_type
 169 #define m_flags         m_hdr.mh_flags
 170 #define m_nextpkt       m_hdr.mh_nextpkt
 171 #define m_act           m_nextpkt
 172 #define m_pkthdr        M_dat.MH.MH_pkthdr
 173 #define m_ext           M_dat.MH.MH_dat.MH_ext
 174 #define m_pktdat        M_dat.MH.MH_dat.MH_databuf
 175 #define m_dat           M_dat.M_databuf
 176
 177 /*
 178  * mbuf flags.
 179  */
 180 #define M_EXT           0x00000001 /* has associated external storage */
 181 #define M_PKTHDR        0x00000002 /* start of record */
 182 #define M_EOR           0x00000004 /* end of record */
 183 #define M_RDONLY        0x00000008 /* associated data is marked read-only */
 184 #define M_PROTO1        0x00000010 /* protocol-specific */
 185 #define M_PROTO2        0x00000020 /* protocol-specific */
 186 #define M_PROTO3        0x00000040 /* protocol-specific */
 187 #define M_PROTO4        0x00000080 /* protocol-specific */
 188 #define M_PROTO5        0x00000100 /* protocol-specific */
 189 #define M_BCAST         0x00000200 /* send/received as link-level broadcast */
 190 #define M_MCAST         0x00000400 /* send/received as link-level multicast */
 191 #define M_FRAG          0x00000800 /* packet is a fragment of a larger packet */
 192 #define M_FIRSTFRAG     0x00001000 /* packet is first fragment */
 193 #define M_LASTFRAG      0x00002000 /* packet is last fragment */
 194 #define M_SKIP_FIREWALL 0x00004000 /* skip firewall processing */
 195 #define M_FREELIST      0x00008000 /* mbuf is on the free list */
 196 #define M_VLANTAG       0x00010000 /* ether_vtag is valid */
 197 #define M_PROMISC       0x00020000 /* packet was not for us */
 198 #define M_NOFREE        0x00040000 /* do not free mbuf, embedded in cluster */
 199 #define M_PROTO6        0x00080000 /* protocol-specific */
 200 #define M_PROTO7        0x00100000 /* protocol-specific */
 201 #define M_PROTO8        0x00200000 /* protocol-specific */
 202 #define M_FLOWID        0x00400000 /* flowid is valid */
 203 /*
 204  * For RELENG_{6,7} steal these flags for limited multiple routing table
 205  * support. In RELENG_8 and beyond, use just one flag and a tag.
 206  */
 207 #define M_FIB           0xF0000000 /* steal some bits to store fib number. */
 208
 209 #define M_NOTIFICATION  M_PROTO5    /* SCTP notification */
 210
 211 /*
 212  * Flags to purge when crossing layers.
 213  */
 214 #define M_PROTOFLAGS \
 215     (M_PROTO1|M_PROTO2|M_PROTO3|M_PROTO4|M_PROTO5|M_PROTO6|M_PROTO7|M_PROTO8)
 216
 217 /*
 218  * Flags preserved when copying m_pkthdr.
 219  */
 220 #define M_COPYFLAGS \
 221     (M_PKTHDR|M_EOR|M_RDONLY|M_PROTOFLAGS|M_SKIP_FIREWALL|M_BCAST|M_MCAST|\
 222      M_FRAG|M_FIRSTFRAG|M_LASTFRAG|M_VLANTAG|M_PROMISC|M_FIB)
 223
 224 /*
 225  * External buffer types: identify ext_buf type.
 226  */
 227 #define EXT_CLUSTER     1       /* mbuf cluster */
 228 #define EXT_SFBUF       2       /* sendfile(2)'s sf_bufs */
 229 #define EXT_JUMBOP      3       /* jumbo cluster 4096 bytes */
 230 #define EXT_JUMBO9      4       /* jumbo cluster 9216 bytes */
 231 #define EXT_JUMBO16     5       /* jumbo cluster 16184 bytes */
 232 #define EXT_PACKET      6       /* mbuf+cluster from packet zone */
 233 #define EXT_MBUF        7       /* external mbuf reference (M_IOVEC) */
 234 #define EXT_NET_DRV     100     /* custom ext_buf provided by net driver(s) */
 235 #define EXT_MOD_TYPE    200     /* custom module's ext_buf type */
 236 #define EXT_DISPOSABLE  300     /* can throw this buffer away w/page flipping */
 237 #define EXT_EXTREF      400     /* has externally maintained ref_cnt ptr */
 238
 239 /*
 240  * Flags indicating hw checksum support and sw checksum requirements.  This
 241  * field can be directly tested against if_data.ifi_hwassist.
 242  */
 243 #define CSUM_IP                 0x0001          /* will csum IP */
 244 #define CSUM_TCP                0x0002          /* will csum TCP */
 245 #define CSUM_UDP                0x0004          /* will csum UDP */
 246 #define CSUM_IP_FRAGS           0x0008          /* will csum IP fragments */
 247 #define CSUM_FRAGMENT           0x0010          /* will do IP fragmentation */
 248 #define CSUM_TSO                0x0020          /* will do TSO */
 249 #define CSUM_SCTP               0x0040          /* will csum SCTP */
 250
 251 #define CSUM_IP_CHECKED         0x0100          /* did csum IP */
 252 #define CSUM_IP_VALID           0x0200          /*   ... the csum is valid */
 253 #define CSUM_DATA_VALID         0x0400          /* csum_data field is valid */
 254 #define CSUM_PSEUDO_HDR         0x0800          /* csum_data has pseudo hdr */
 255 #define CSUM_SCTP_VALID         0x1000          /* SCTP checksum is valid */
 256
 257 #define CSUM_DELAY_DATA         (CSUM_TCP | CSUM_UDP)
 258 #define CSUM_DELAY_IP           (CSUM_IP)       /* XXX add ipv6 here too? */
 259
 260 /*
 261  * mbuf types.
 262  */
 263 #define MT_NOTMBUF      0       /* USED INTERNALLY ONLY! Object is not mbuf */
 264 #define MT_DATA         1       /* dynamic (data) allocation */
 265 #define MT_HEADER       MT_DATA /* packet header, use M_PKTHDR instead */
 266 #define MT_SONAME       8       /* socket name */
 267 #define MT_CONTROL      14      /* extra-data protocol message */
 268 #define MT_OOBDATA      15      /* expedited data  */
 269 #define MT_NTYPES       16      /* number of mbuf types for mbtypes[] */
 270
 271 #define MT_NOINIT       255     /* Not a type but a flag to allocate
 272                                    a non-initialized mbuf */
 273
 274 #define MB_NOTAGS       0x1UL   /* no tags attached to mbuf */
 275
 276 /*
 277  * General mbuf allocator statistics structure.
 278  *
 279  * Many of these statistics are no longer used; we instead track many
 280  * allocator statistics through UMA's built in statistics mechanism.
 281  */
 282 struct mbstat {
 283         u_long  m_mbufs;        /* XXX */
 284         u_long  m_mclusts;      /* XXX */
 285
 286         u_long  m_drain;        /* times drained protocols for space */
 287         u_long  m_mcfail;       /* XXX: times m_copym failed */
 288         u_long  m_mpfail;       /* XXX: times m_pullup failed */
 289         u_long  m_msize;        /* length of an mbuf */
 290         u_long  m_mclbytes;     /* length of an mbuf cluster */
 291         u_long  m_minclsize;    /* min length of data to allocate a cluster */
 292         u_long  m_mlen;         /* length of data in an mbuf */
 293         u_long  m_mhlen;        /* length of data in a header mbuf */
 294
 295         /* Number of mbtypes (gives # elems in mbtypes[] array) */
 296         short   m_numtypes;
 297
 298         /* XXX: Sendfile stats should eventually move to their own struct */
 299         u_long  sf_iocnt;       /* times sendfile had to do disk I/O */
 300         u_long  sf_allocfail;   /* times sfbuf allocation failed */
 301         u_long  sf_allocwait;   /* times sfbuf allocation had to wait */
 302 };
 303
 304 /*
 305  * Flags specifying how an allocation should be made.
 306  *
 307  * The flag to use is as follows:
 308  * - M_DONTWAIT or M_NOWAIT from an interrupt handler to not block allocation.
 309  * - M_WAIT or M_WAITOK from wherever it is safe to block.
 310  *
 311  * M_DONTWAIT/M_NOWAIT means that we will not block the thread explicitly and
 312  * if we cannot allocate immediately we may return NULL, whereas
 313  * M_WAIT/M_WAITOK means that if we cannot allocate resources we
 314  * will block until they are available, and thus never return NULL.
 315  *
 316  * XXX Eventually just phase this out to use M_WAITOK/M_NOWAIT.
 317  */
 318 #define MBTOM(how)      (how)
 319 #define M_DONTWAIT      M_NOWAIT
 320 #define M_TRYWAIT       M_WAITOK
 321 #define M_WAIT          M_WAITOK
 322
 323 /*
 324  * String names of mbuf-related UMA(9) and malloc(9) types.  Exposed to
 325  * !_KERNEL so that monitoring tools can look up the zones with
 326  * libmemstat(3).
 327  */
 328 #define MBUF_MEM_NAME           "mbuf"
 329 #define MBUF_CLUSTER_MEM_NAME   "mbuf_cluster"
 330 #define MBUF_PACKET_MEM_NAME    "mbuf_packet"
 331 #define MBUF_JUMBOP_MEM_NAME    "mbuf_jumbo_page"
 332 #define MBUF_JUMBO9_MEM_NAME    "mbuf_jumbo_9k"
 333 #define MBUF_JUMBO16_MEM_NAME   "mbuf_jumbo_16k"
 334 #define MBUF_TAG_MEM_NAME       "mbuf_tag"
 335 #define MBUF_EXTREFCNT_MEM_NAME "mbuf_ext_refcnt"
 336
 337 #ifdef _KERNEL
 338
 339 #ifdef WITNESS
 340 #define MBUF_CHECKSLEEP(how) do {                                       \
 341         if (how == M_WAITOK)                                            \
 342                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,         \
 343                     "Sleeping in \"%s\"", __func__);                    \
 344 } while (0)
 345 #else
 346 #define MBUF_CHECKSLEEP(how)
 347 #endif
 348
 349 /*
 350  * Network buffer allocation API
 351  *
 352  * The rest of it is defined in kern/kern_mbuf.c
 353  */
 354
 355 extern uma_zone_t       zone_mbuf;
 356 extern uma_zone_t       zone_clust;
 357 extern uma_zone_t       zone_pack;
 358 extern uma_zone_t       zone_jumbop;
 359 extern uma_zone_t       zone_jumbo9;
 360 extern uma_zone_t       zone_jumbo16;
 361 extern uma_zone_t       zone_ext_refcnt;
 362
 363 static __inline struct mbuf     *m_getcl(int how, short type, int flags);
 364 static __inline struct mbuf     *m_get(int how, short type);
 365 static __inline struct mbuf     *m_gethdr(int how, short type);
 366 static __inline struct mbuf     *m_getjcl(int how, short type, int flags,
 367                                     int size);
 368 static __inline struct mbuf     *m_getclr(int how, short type); /* XXX */
 369 static __inline int              m_init(struct mbuf *m, uma_zone_t zone,
 370                                     int size, int how, short type, int flags);
 371 static __inline struct mbuf     *m_free(struct mbuf *m);
 372 static __inline void             m_clget(struct mbuf *m, int how);
 373 static __inline void            *m_cljget(struct mbuf *m, int how, int size);
 374 static __inline void             m_chtype(struct mbuf *m, short new_type);
 375 void                             mb_free_ext(struct mbuf *);
 376 static __inline struct mbuf     *m_last(struct mbuf *m);
 377 int                              m_pkthdr_init(struct mbuf *m, int how);
 378
 379 static __inline int
 380 m_gettype(int size)
 381 {
 382         int type;
 383
 384         switch (size) {
 385         case MSIZE:
 386                 type = EXT_MBUF;
 387                 break;
 388         case MCLBYTES:
 389                 type = EXT_CLUSTER;
 390                 break;
 391 #if MJUMPAGESIZE != MCLBYTES
 392         case MJUMPAGESIZE:
 393                 type = EXT_JUMBOP;
 394                 break;
 395 #endif
 396         case MJUM9BYTES:
 397                 type = EXT_JUMBO9;
 398                 break;
 399         case MJUM16BYTES:
 400                 type = EXT_JUMBO16;
 401                 break;
 402         default:
 403                 panic("%s: m_getjcl: invalid cluster size", __func__);
 404         }
 405
 406         return (type);
 407 }
 408
 409 /*
 410  * Associated an external reference counted buffer with an mbuf.
 411  */
 412 static __inline void
 413 m_extaddref(struct mbuf *m, caddr_t buf, u_int size, u_int *ref_cnt,
 414     void (*freef)(void *, void *), void *arg1, void *arg2)
 415 {
 416
 417         KASSERT(ref_cnt != NULL, ("%s: ref_cnt not provided", __func__));
 418
 419         atomic_add_int(ref_cnt, 1);
 420         m->m_flags |= M_EXT;
 421         m->m_ext.ext_buf = buf;
 422         m->m_ext.ref_cnt = ref_cnt;
 423         m->m_data = m->m_ext.ext_buf;
 424         m->m_ext.ext_size = size;
 425         m->m_ext.ext_free = freef;
 426         m->m_ext.ext_arg1 = arg1;
 427         m->m_ext.ext_arg2 = arg2;
 428         m->m_ext.ext_type = EXT_EXTREF;
 429 }
 430
 431 static __inline uma_zone_t
 432 m_getzone(int size)
 433 {
 434         uma_zone_t zone;
 435
 436         switch (size) {
 437         case MSIZE:
 438                 zone = zone_mbuf;
 439                 break;
 440         case MCLBYTES:
 441                 zone = zone_clust;
 442                 break;
 443 #if MJUMPAGESIZE != MCLBYTES
 444         case MJUMPAGESIZE:
 445                 zone = zone_jumbop;
 446                 break;
 447 #endif
 448         case MJUM9BYTES:
 449                 zone = zone_jumbo9;
 450                 break;
 451         case MJUM16BYTES:
 452                 zone = zone_jumbo16;
 453                 break;
 454         default:
 455                 panic("%s: m_getjcl: invalid cluster type", __func__);
 456         }
 457
 458         return (zone);
 459 }
 460
 461 /*
 462  * Initialize an mbuf with linear storage.
 463  *
 464  * Inline because the consumer text overhead will be roughly the same to
 465  * initialize or call a function with this many parameters and M_PKTHDR
 466  * should go away with constant propagation for !MGETHDR.
 467  */
 468 static __inline int
 469 m_init(struct mbuf *m, uma_zone_t zone, int size, int how, short type,
 470     int flags)
 471 {
 472         int error;
 473
 474         m->m_next = NULL;
 475         m->m_nextpkt = NULL;
 476         m->m_data = m->m_dat;
 477         m->m_len = 0;
 478         m->m_flags = flags;
 479         m->m_type = type;
 480         if (flags & M_PKTHDR) {
 481                 if ((error = m_pkthdr_init(m, how)) != 0)
 482                         return (error);
 483         }
 484
 485         return (0);
 486 }
 487
 488 static __inline struct mbuf *
 489 m_get(int how, short type)
 490 {
 491         struct mb_args args;
 492
 493         args.flags = 0;
 494         args.type = type;
 495         return ((struct mbuf *)(uma_zalloc_arg(zone_mbuf, &args, how)));
 496 }
 497
 498 /*
 499  * XXX This should be deprecated, very little use.
 500  */
 501 static __inline struct mbuf *
 502 m_getclr(int how, short type)
 503 {
 504         struct mbuf *m;
 505         struct mb_args args;
 506
 507         args.flags = 0;
 508         args.type = type;
 509         m = uma_zalloc_arg(zone_mbuf, &args, how);
 510         if (m != NULL)
 511                 bzero(m->m_data, MLEN);
 512         return (m);
 513 }
 514
 515 static __inline struct mbuf *
 516 m_gethdr(int how, short type)
 517 {
 518         struct mb_args args;
 519
 520         args.flags = M_PKTHDR;
 521         args.type = type;
 522         return ((struct mbuf *)(uma_zalloc_arg(zone_mbuf, &args, how)));
 523 }
 524
 525 static __inline struct mbuf *
 526 m_getcl(int how, short type, int flags)
 527 {
 528         struct mb_args args;
 529
 530         args.flags = flags;
 531         args.type = type;
 532         return ((struct mbuf *)(uma_zalloc_arg(zone_pack, &args, how)));
 533 }
 534
 535 /*
 536  * m_getjcl() returns an mbuf with a cluster of the specified size attached.
 537  * For size it takes MCLBYTES, MJUMPAGESIZE, MJUM9BYTES, MJUM16BYTES.
 538  *
 539  * XXX: This is rather large, should be real function maybe.
 540  */
 541 static __inline struct mbuf *
 542 m_getjcl(int how, short type, int flags, int size)
 543 {
 544         struct mb_args args;
 545         struct mbuf *m, *n;
 546         uma_zone_t zone;
 547
 548         if (size == MCLBYTES)
 549                 return m_getcl(how, type, flags);
 550
 551         args.flags = flags;
 552         args.type = type;
 553
 554         m = uma_zalloc_arg(zone_mbuf, &args, how);
 555         if (m == NULL)
 556                 return (NULL);
 557
 558         zone = m_getzone(size);
 559         n = uma_zalloc_arg(zone, m, how);
 560         if (n == NULL) {
 561                 uma_zfree(zone_mbuf, m);
 562                 return (NULL);
 563         }
 564         return (m);
 565 }
 566
 567 static __inline void
 568 m_free_fast(struct mbuf *m)
 569 {
 570 #ifdef INVARIANTS
 571         if (m->m_flags & M_PKTHDR)
 572                 KASSERT(SLIST_EMPTY(&m->m_pkthdr.tags), ("doing fast free of mbuf with tags"));
 573 #endif
 574
 575         uma_zfree_arg(zone_mbuf, m, (void *)MB_NOTAGS);
 576 }
 577
 578 static __inline struct mbuf *
 579 m_free(struct mbuf *m)
 580 {
 581         struct mbuf *n = m->m_next;
 582
 583         if (m->m_flags & M_EXT)
 584                 mb_free_ext(m);
 585         else if ((m->m_flags & M_NOFREE) == 0)
 586                 uma_zfree(zone_mbuf, m);
 587         return (n);
 588 }
 589
 590 static __inline void
 591 m_clget(struct mbuf *m, int how)
 592 {
 593
 594         if (m->m_flags & M_EXT)
 595                 printf("%s: %p mbuf already has cluster\n", __func__, m);
 596         m->m_ext.ext_buf = (char *)NULL;
 597         uma_zalloc_arg(zone_clust, m, how);
 598         /*
 599          * On a cluster allocation failure, drain the packet zone and retry,
 600          * we might be able to loosen a few clusters up on the drain.
 601          */
 602         if ((how & M_NOWAIT) && (m->m_ext.ext_buf == NULL)) {
 603                 zone_drain(zone_pack);
 604                 uma_zalloc_arg(zone_clust, m, how);
 605         }
 606 }
 607
 608 /*
 609  * m_cljget() is different from m_clget() as it can allocate clusters without
 610  * attaching them to an mbuf.  In that case the return value is the pointer
 611  * to the cluster of the requested size.  If an mbuf was specified, it gets
 612  * the cluster attached to it and the return value can be safely ignored.
 613  * For size it takes MCLBYTES, MJUMPAGESIZE, MJUM9BYTES, MJUM16BYTES.
 614  */
 615 static __inline void *
 616 m_cljget(struct mbuf *m, int how, int size)
 617 {
 618         uma_zone_t zone;
 619
 620         if (m && m->m_flags & M_EXT)
 621                 printf("%s: %p mbuf already has cluster\n", __func__, m);
 622         if (m != NULL)
 623                 m->m_ext.ext_buf = NULL;
 624
 625         zone = m_getzone(size);
 626         return (uma_zalloc_arg(zone, m, how));
 627 }
 628
 629 static __inline void
 630 m_cljset(struct mbuf *m, void *cl, int type)
 631 {
 632         uma_zone_t zone;
 633         int size;
 634
 635         switch (type) {
 636         case EXT_CLUSTER:
 637                 size = MCLBYTES;
 638                 zone = zone_clust;
 639                 break;
 640 #if MJUMPAGESIZE != MCLBYTES
 641         case EXT_JUMBOP:
 642                 size = MJUMPAGESIZE;
 643                 zone = zone_jumbop;
 644                 break;
 645 #endif
 646         case EXT_JUMBO9:
 647                 size = MJUM9BYTES;
 648                 zone = zone_jumbo9;
 649                 break;
 650         case EXT_JUMBO16:
 651                 size = MJUM16BYTES;
 652                 zone = zone_jumbo16;
 653                 break;
 654         default:
 655                 panic("unknown cluster type");
 656                 break;
 657         }
 658
 659         m->m_data = m->m_ext.ext_buf = cl;
 660         m->m_ext.ext_free = m->m_ext.ext_arg1 = m->m_ext.ext_arg2 = NULL;
 661         m->m_ext.ext_size = size;
 662         m->m_ext.ext_type = type;
 663         m->m_ext.ref_cnt = uma_find_refcnt(zone, cl);
 664         m->m_flags |= M_EXT;
 665
 666 }
 667
 668 static __inline void
 669 m_chtype(struct mbuf *m, short new_type)
 670 {
 671
 672         m->m_type = new_type;
 673 }
 674
 675 static __inline struct mbuf *
 676 m_last(struct mbuf *m)
 677 {
 678
 679         while (m->m_next)
 680                 m = m->m_next;
 681         return (m);
 682 }
 683
 684 /*
 685  * mbuf, cluster, and external object allocation macros (for compatibility
 686  * purposes).
 687  */
 688 #define M_MOVE_PKTHDR(to, from) m_move_pkthdr((to), (from))
 689 #define MGET(m, how, type)      ((m) = m_get((how), (type)))
 690 #define MGETHDR(m, how, type)   ((m) = m_gethdr((how), (type)))
 691 #define MCLGET(m, how)          m_clget((m), (how))
 692 #define MEXTADD(m, buf, size, free, arg1, arg2, flags, type)            \
 693     m_extadd((m), (caddr_t)(buf), (size), (free),(arg1),(arg2),(flags), (type))
 694 #define m_getm(m, len, how, type)                                       \
 695     m_getm2((m), (len), (how), (type), M_PKTHDR)
 696
 697 /*
 698  * Evaluate TRUE if it's safe to write to the mbuf m's data region (this can
 699  * be both the local data payload, or an external buffer area, depending on
 700  * whether M_EXT is set).
 701  */
 702 #define M_WRITABLE(m)   (!((m)->m_flags & M_RDONLY) &&                  \
 703                          (!(((m)->m_flags & M_EXT)) ||                  \
 704                          (*((m)->m_ext.ref_cnt) == 1)) )                \
 705
 706 /* Check if the supplied mbuf has a packet header, or else panic. */
 707 #define M_ASSERTPKTHDR(m)                                               \
 708         KASSERT((m) != NULL && (m)->m_flags & M_PKTHDR,                 \
 709             ("%s: no mbuf packet header!", __func__))
 710
 711 /*
 712  * Ensure that the supplied mbuf is a valid, non-free mbuf.
 713  *
 714  * XXX: Broken at the moment.  Need some UMA magic to make it work again.
 715  */
 716 #define M_ASSERTVALID(m)                                                \
 717         KASSERT((((struct mbuf *)m)->m_flags & 0) == 0,                 \
 718             ("%s: attempted use of a free mbuf!", __func__))
 719
 720 /*
 721  * Set the m_data pointer of a newly-allocated mbuf (m_get/MGET) to place an
 722  * object of the specified size at the end of the mbuf, longword aligned.
 723  */
 724 #define M_ALIGN(m, len) do {                                            \
 725         KASSERT(!((m)->m_flags & (M_PKTHDR|M_EXT)),                     \
 726                 ("%s: M_ALIGN not normal mbuf", __func__));             \
 727         KASSERT((m)->m_data == (m)->m_dat,                              \
 728                 ("%s: M_ALIGN not a virgin mbuf", __func__));           \
 729         (m)->m_data += (MLEN - (len)) & ~(sizeof(long) - 1);            \
 730 } while (0)
 731
 732 /*
 733  * As above, for mbufs allocated with m_gethdr/MGETHDR or initialized by
 734  * M_DUP/MOVE_PKTHDR.
 735  */
 736 #define MH_ALIGN(m, len) do {                                           \
 737         KASSERT((m)->m_flags & M_PKTHDR && !((m)->m_flags & M_EXT),     \
 738                 ("%s: MH_ALIGN not PKTHDR mbuf", __func__));            \
 739         KASSERT((m)->m_data == (m)->m_pktdat,                           \
 740                 ("%s: MH_ALIGN not a virgin mbuf", __func__));          \
 741         (m)->m_data += (MHLEN - (len)) & ~(sizeof(long) - 1);           \
 742 } while (0)
 743
 744 /*
 745  * Compute the amount of space available before the current start of data in
 746  * an mbuf.
 747  *
 748  * The M_WRITABLE() is a temporary, conservative safety measure: the burden
 749  * of checking writability of the mbuf data area rests solely with the caller.
 750  */
 751 #define M_LEADINGSPACE(m)                                               \
 752         ((m)->m_flags & M_EXT ?                                         \
 753             (M_WRITABLE(m) ? (m)->m_data - (m)->m_ext.ext_buf : 0):     \
 754             (m)->m_flags & M_PKTHDR ? (m)->m_data - (m)->m_pktdat :     \
 755             (m)->m_data - (m)->m_dat)
 756
 757 /*
 758  * Compute the amount of space available after the end of data in an mbuf.
 759  *
 760  * The M_WRITABLE() is a temporary, conservative safety measure: the burden
 761  * of checking writability of the mbuf data area rests solely with the caller.
 762  */
 763 #define M_TRAILINGSPACE(m)                                              \
 764         ((m)->m_flags & M_EXT ?                                         \
 765             (M_WRITABLE(m) ? (m)->m_ext.ext_buf + (m)->m_ext.ext_size   \
 766                 - ((m)->m_data + (m)->m_len) : 0) :                     \
 767             &(m)->m_dat[MLEN] - ((m)->m_data + (m)->m_len))
 768
 769 /*
 770  * Arrange to prepend space of size plen to mbuf m.  If a new mbuf must be
 771  * allocated, how specifies whether to wait.  If the allocation fails, the
 772  * original mbuf chain is freed and m is set to NULL.
 773  */
 774 #define M_PREPEND(m, plen, how) do {                                    \
 775         struct mbuf **_mmp = &(m);                                      \
 776         struct mbuf *_mm = *_mmp;                                       \
 777         int _mplen = (plen);                                            \
 778         int __mhow = (how);                                             \
 779                                                                         \
 780         MBUF_CHECKSLEEP(how);                                           \
 781         if (M_LEADINGSPACE(_mm) >= _mplen) {                            \
 782                 _mm->m_data -= _mplen;                                  \
 783                 _mm->m_len += _mplen;                                   \
 784         } else                                                          \
 785                 _mm = m_prepend(_mm, _mplen, __mhow);                   \
 786         if (_mm != NULL && _mm->m_flags & M_PKTHDR)                     \
 787                 _mm->m_pkthdr.len += _mplen;                            \
 788         *_mmp = _mm;                                                    \
 789 } while (0)
 790
 791 /*
 792  * Change mbuf to new type.  This is a relatively expensive operation and
 793  * should be avoided.
 794  */
 795 #define MCHTYPE(m, t)   m_chtype((m), (t))
 796
 797 /* Length to m_copy to copy all. */
 798 #define M_COPYALL       1000000000
 799
 800 /* Compatibility with 4.3. */
 801 #define m_copy(m, o, l) m_copym((m), (o), (l), M_DONTWAIT)
 802
 803 extern int              max_datalen;    /* MHLEN - max_hdr */
 804 extern int              max_hdr;        /* Largest link + protocol header */
 805 extern int              max_linkhdr;    /* Largest link-level header */
 806 extern int              max_protohdr;   /* Largest protocol header */
 807 extern struct mbstat    mbstat;         /* General mbuf stats/infos */
 808 extern int              nmbclusters;    /* Maximum number of clusters */
 809
 810 struct uio;
 811
 812 void             m_adj(struct mbuf *, int);
 813 void             m_align(struct mbuf *, int);
 814 int              m_apply(struct mbuf *, int, int,
 815                     int (*)(void *, void *, u_int), void *);
 816 int              m_append(struct mbuf *, int, c_caddr_t);
 817 void             m_cat(struct mbuf *, struct mbuf *);
 818 void             m_extadd(struct mbuf *, caddr_t, u_int,
 819                     void (*)(void *, void *), void *, void *, int, int);
 820 struct mbuf     *m_collapse(struct mbuf *, int, int);
 821 void             m_copyback(struct mbuf *, int, int, c_caddr_t);
 822 void             m_copydata(const struct mbuf *, int, int, caddr_t);
 823 struct mbuf     *m_copym(struct mbuf *, int, int, int);
 824 struct mbuf     *m_copymdata(struct mbuf *, struct mbuf *,
 825                     int, int, int, int);
 826 struct mbuf     *m_copypacket(struct mbuf *, int);
 827 void             m_copy_pkthdr(struct mbuf *, struct mbuf *);
 828 struct mbuf     *m_copyup(struct mbuf *n, int len, int dstoff);
 829 struct mbuf     *m_defrag(struct mbuf *, int);
 830 void             m_demote(struct mbuf *, int);
 831 struct mbuf     *m_devget(char *, int, int, struct ifnet *,
 832                     void (*)(char *, caddr_t, u_int));
 833 struct mbuf     *m_dup(struct mbuf *, int);
 834 int              m_dup_pkthdr(struct mbuf *, struct mbuf *, int);
 835 u_int            m_fixhdr(struct mbuf *);
 836 struct mbuf     *m_fragment(struct mbuf *, int, int);
 837 void             m_freem(struct mbuf *);
 838 struct mbuf     *m_getm2(struct mbuf *, int, int, short, int);
 839 struct mbuf     *m_getptr(struct mbuf *, int, int *);
 840 u_int            m_length(struct mbuf *, struct mbuf **);
 841 int              m_mbuftouio(struct uio *, struct mbuf *, int);
 842 void             m_move_pkthdr(struct mbuf *, struct mbuf *);
 843 struct mbuf     *m_prepend(struct mbuf *, int, int);
 844 void             m_print(const struct mbuf *, int);
 845 struct mbuf     *m_pulldown(struct mbuf *, int, int, int *);
 846 struct mbuf     *m_pullup(struct mbuf *, int);
 847 int             m_sanity(struct mbuf *, int);
 848 struct mbuf     *m_split(struct mbuf *, int, int);
 849 struct mbuf     *m_uiotombuf(struct uio *, int, int, int, int);
 850 struct mbuf     *m_unshare(struct mbuf *, int how);
 851
 852 /*-
 853  * Network packets may have annotations attached by affixing a list of
 854  * "packet tags" to the pkthdr structure.  Packet tags are dynamically
 855  * allocated semi-opaque data structures that have a fixed header
 856  * (struct m_tag) that specifies the size of the memory block and a
 857  * <cookie,type> pair that identifies it.  The cookie is a 32-bit unique
 858  * unsigned value used to identify a module or ABI.  By convention this value
 859  * is chosen as the date+time that the module is created, expressed as the
 860  * number of seconds since the epoch (e.g., using date -u +'%s').  The type
 861  * value is an ABI/module-specific value that identifies a particular
 862  * annotation and is private to the module.  For compatibility with systems
 863  * like OpenBSD that define packet tags w/o an ABI/module cookie, the value
 864  * PACKET_ABI_COMPAT is used to implement m_tag_get and m_tag_find
 865  * compatibility shim functions and several tag types are defined below.
 866  * Users that do not require compatibility should use a private cookie value
 867  * so that packet tag-related definitions can be maintained privately.
 868  *
 869  * Note that the packet tag returned by m_tag_alloc has the default memory
 870  * alignment implemented by malloc.  To reference private data one can use a
 871  * construct like:
 872  *
 873  *      struct m_tag *mtag = m_tag_alloc(...);
 874  *      struct foo *p = (struct foo *)(mtag+1);
 875  *
 876  * if the alignment of struct m_tag is sufficient for referencing members of
 877  * struct foo.  Otherwise it is necessary to embed struct m_tag within the
 878  * private data structure to insure proper alignment; e.g.,
 879  *
 880  *      struct foo {
 881  *              struct m_tag    tag;
 882  *              ...
 883  *      };
 884  *      struct foo *p = (struct foo *) m_tag_alloc(...);
 885  *      struct m_tag *mtag = &p->tag;
 886  */
 887
 888 /*
 889  * Persistent tags stay with an mbuf until the mbuf is reclaimed.  Otherwise
 890  * tags are expected to ``vanish'' when they pass through a network
 891  * interface.  For most interfaces this happens normally as the tags are
 892  * reclaimed when the mbuf is free'd.  However in some special cases
 893  * reclaiming must be done manually.  An example is packets that pass through
 894  * the loopback interface.  Also, one must be careful to do this when
 895  * ``turning around'' packets (e.g., icmp_reflect).
 896  *
 897  * To mark a tag persistent bit-or this flag in when defining the tag id.
 898  * The tag will then be treated as described above.
 899  */
 900 #define MTAG_PERSISTENT                         0x800
 901
 902 #define PACKET_TAG_NONE                         0  /* Nadda */
 903
 904 /* Packet tags for use with PACKET_ABI_COMPAT. */
 905 #define PACKET_TAG_IPSEC_IN_DONE                1  /* IPsec applied, in */
 906 #define PACKET_TAG_IPSEC_OUT_DONE               2  /* IPsec applied, out */
 907 #define PACKET_TAG_IPSEC_IN_CRYPTO_DONE         3  /* NIC IPsec crypto done */
 908 #define PACKET_TAG_IPSEC_OUT_CRYPTO_NEEDED      4  /* NIC IPsec crypto req'ed */
 909 #define PACKET_TAG_IPSEC_IN_COULD_DO_CRYPTO     5  /* NIC notifies IPsec */
 910 #define PACKET_TAG_IPSEC_PENDING_TDB            6  /* Reminder to do IPsec */
 911 #define PACKET_TAG_BRIDGE                       7  /* Bridge processing done */
 912 #define PACKET_TAG_GIF                          8  /* GIF processing done */
 913 #define PACKET_TAG_GRE                          9  /* GRE processing done */
 914 #define PACKET_TAG_IN_PACKET_CHECKSUM           10 /* NIC checksumming done */
 915 #define PACKET_TAG_ENCAP                        11 /* Encap.  processing */
 916 #define PACKET_TAG_IPSEC_SOCKET                 12 /* IPSEC socket ref */
 917 #define PACKET_TAG_IPSEC_HISTORY                13 /* IPSEC history */
 918 #define PACKET_TAG_IPV6_INPUT                   14 /* IPV6 input processing */
 919 #define PACKET_TAG_DUMMYNET                     15 /* dummynet info */
 920 #define PACKET_TAG_DIVERT                       17 /* divert info */
 921 #define PACKET_TAG_IPFORWARD                    18 /* ipforward info */
 922 #define PACKET_TAG_MACLABEL     (19 | MTAG_PERSISTENT) /* MAC label */
 923 #define PACKET_TAG_PF                           21 /* PF + ALTQ information */
 924 #define PACKET_TAG_RTSOCKFAM                    25 /* rtsock sa family */
 925 #define PACKET_TAG_IPOPTIONS                    27 /* Saved IP options */
 926 #define PACKET_TAG_CARP                         28 /* CARP info */
 927 #define PACKET_TAG_IPSEC_NAT_T_PORTS            29 /* two uint16_t */
 928
 929 /* Specific cookies and tags. */
 930
 931 /* Packet tag routines. */
 932 struct m_tag    *m_tag_alloc(u_int32_t, int, int, int);
 933 void             m_tag_delete(struct mbuf *, struct m_tag *);
 934 void             m_tag_delete_chain(struct mbuf *, struct m_tag *);
 935 void             m_tag_free_default(struct m_tag *);
 936 struct m_tag    *m_tag_locate(struct mbuf *, u_int32_t, int, struct m_tag *);
 937 struct m_tag    *m_tag_copy(struct m_tag *, int);
 938 int              m_tag_copy_chain(struct mbuf *, struct mbuf *, int);
 939 void             m_tag_delete_nonpersistent(struct mbuf *);
 940
 941 /*
 942  * Initialize the list of tags associated with an mbuf.
 943  */
 944 static __inline void
 945 m_tag_init(struct mbuf *m)
 946 {
 947
 948         SLIST_INIT(&m->m_pkthdr.tags);
 949 }
 950
 951 /*
 952  * Set up the contents of a tag.  Note that this does not fill in the free
 953  * method; the caller is expected to do that.
 954  *
 955  * XXX probably should be called m_tag_init, but that was already taken.
 956  */
 957 static __inline void
 958 m_tag_setup(struct m_tag *t, u_int32_t cookie, int type, int len)
 959 {
 960
 961         t->m_tag_id = type;
 962         t->m_tag_len = len;
 963         t->m_tag_cookie = cookie;
 964 }
 965
 966 /*
 967  * Reclaim resources associated with a tag.
 968  */
 969 static __inline void
 970 m_tag_free(struct m_tag *t)
 971 {
 972
 973         (*t->m_tag_free)(t);
 974 }
 975
 976 /*
 977  * Return the first tag associated with an mbuf.
 978  */
 979 static __inline struct m_tag *
 980 m_tag_first(struct mbuf *m)
 981 {
 982
 983         return (SLIST_FIRST(&m->m_pkthdr.tags));
 984 }
 985
 986 /*
 987  * Return the next tag in the list of tags associated with an mbuf.
 988  */
 989 static __inline struct m_tag *
 990 m_tag_next(struct mbuf *m, struct m_tag *t)
 991 {
 992
 993         return (SLIST_NEXT(t, m_tag_link));
 994 }
 995
 996 /*
 997  * Prepend a tag to the list of tags associated with an mbuf.
 998  */
 999 static __inline void
1000 m_tag_prepend(struct mbuf *m, struct m_tag *t)
1001 {
1002
1003         SLIST_INSERT_HEAD(&m->m_pkthdr.tags, t, m_tag_link);
1004 }
1005
1006 /*
1007  * Unlink a tag from the list of tags associated with an mbuf.
1008  */
1009 static __inline void
1010 m_tag_unlink(struct mbuf *m, struct m_tag *t)
1011 {
1012
1013         SLIST_REMOVE(&m->m_pkthdr.tags, t, m_tag, m_tag_link);
1014 }
1015
1016 /* These are for OpenBSD compatibility. */
1017 #define MTAG_ABI_COMPAT         0               /* compatibility ABI */
1018
1019 static __inline struct m_tag *
1020 m_tag_get(int type, int length, int wait)
1021 {
1022         return (m_tag_alloc(MTAG_ABI_COMPAT, type, length, wait));
1023 }
1024
1025 static __inline struct m_tag *
1026 m_tag_find(struct mbuf *m, int type, struct m_tag *start)
1027 {
1028         return (SLIST_EMPTY(&m->m_pkthdr.tags) ? (struct m_tag *)NULL :
1029             m_tag_locate(m, MTAG_ABI_COMPAT, type, start));
1030 }
1031
1032 /* XXX temporary FIB methods probably eventually use tags.*/
1033 #define M_FIBSHIFT    28
1034 #define M_FIBMASK       0x0F
1035
1036 /* get the fib from an mbuf and if it is not set, return the default */
1037 #define M_GETFIB(_m) \
1038     ((((_m)->m_flags & M_FIB) >> M_FIBSHIFT) & M_FIBMASK)
1039
1040 #define M_SETFIB(_m, _fib) do {                                         \
1041         _m->m_flags &= ~M_FIB;                                          \
1042         _m->m_flags |= (((_fib) << M_FIBSHIFT) & M_FIB);  \
1043 } while (0)
1044
1045 #endif /* _KERNEL */
1046
1047 #ifdef MBUF_PROFILING
1048  void m_profile(struct mbuf *m);
1049  #define M_PROFILE(m) m_profile(m)
1050 #else
1051  #define M_PROFILE(m)
1052 #endif
1053
1054
1055 #endif /* !_SYS_MBUF_H_ */