]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/sys/mbuf.h
Import DTS files for arm, arm64, riscv from Linux 5.8
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / sys / mbuf.h
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 1982, 1986, 1988, 1993
5  *      The Regents of the University of California.
6  * All rights reserved.
7  *
8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
9  * modification, are permitted provided that the following conditions
10  * are met:
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
17  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
18  *    without specific prior written permission.
19  *
20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
21  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
22  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
23  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
24  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
25  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
26  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
27  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
28  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
29  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
30  * SUCH DAMAGE.
31  *
32  *      @(#)mbuf.h      8.5 (Berkeley) 2/19/95
33  * $FreeBSD$
34  */
35
36 #ifndef _SYS_MBUF_H_
37 #define _SYS_MBUF_H_
38
39 /* XXX: These includes suck. Sorry! */
40 #include <sys/queue.h>
41 #ifdef _KERNEL
42 #include <sys/systm.h>
43 #include <sys/refcount.h>
44 #include <vm/uma.h>
45 #ifdef WITNESS
46 #include <sys/lock.h>
47 #endif
48 #endif
49
50 #ifdef _KERNEL
51 #include <sys/sdt.h>
52
53 #define MBUF_PROBE1(probe, arg0)                                        \
54         SDT_PROBE1(sdt, , , probe, arg0)
55 #define MBUF_PROBE2(probe, arg0, arg1)                                  \
56         SDT_PROBE2(sdt, , , probe, arg0, arg1)
57 #define MBUF_PROBE3(probe, arg0, arg1, arg2)                            \
58         SDT_PROBE3(sdt, , , probe, arg0, arg1, arg2)
59 #define MBUF_PROBE4(probe, arg0, arg1, arg2, arg3)                      \
60         SDT_PROBE4(sdt, , , probe, arg0, arg1, arg2, arg3)
61 #define MBUF_PROBE5(probe, arg0, arg1, arg2, arg3, arg4)                \
62         SDT_PROBE5(sdt, , , probe, arg0, arg1, arg2, arg3, arg4)
63
64 SDT_PROBE_DECLARE(sdt, , , m__init);
65 SDT_PROBE_DECLARE(sdt, , , m__gethdr);
66 SDT_PROBE_DECLARE(sdt, , , m__get);
67 SDT_PROBE_DECLARE(sdt, , , m__getcl);
68 SDT_PROBE_DECLARE(sdt, , , m__clget);
69 SDT_PROBE_DECLARE(sdt, , , m__cljget);
70 SDT_PROBE_DECLARE(sdt, , , m__cljset);
71 SDT_PROBE_DECLARE(sdt, , , m__free);
72 SDT_PROBE_DECLARE(sdt, , , m__freem);
73
74 #endif /* _KERNEL */
75
76 /*
77  * Mbufs are of a single size, MSIZE (sys/param.h), which includes overhead.
78  * An mbuf may add a single "mbuf cluster" of size MCLBYTES (also in
79  * sys/param.h), which has no additional overhead and is used instead of the
80  * internal data area; this is done when at least MINCLSIZE of data must be
81  * stored.  Additionally, it is possible to allocate a separate buffer
82  * externally and attach it to the mbuf in a way similar to that of mbuf
83  * clusters.
84  *
85  * NB: These calculation do not take actual compiler-induced alignment and
86  * padding inside the complete struct mbuf into account.  Appropriate
87  * attention is required when changing members of struct mbuf.
88  *
89  * MLEN is data length in a normal mbuf.
90  * MHLEN is data length in an mbuf with pktheader.
91  * MINCLSIZE is a smallest amount of data that should be put into cluster.
92  *
93  * Compile-time assertions in uipc_mbuf.c test these values to ensure that
94  * they are sensible.
95  */
96 struct mbuf;
97 #define MHSIZE          offsetof(struct mbuf, m_dat)
98 #define MPKTHSIZE       offsetof(struct mbuf, m_pktdat)
99 #define MLEN            ((int)(MSIZE - MHSIZE))
100 #define MHLEN           ((int)(MSIZE - MPKTHSIZE))
101 #define MINCLSIZE       (MHLEN + 1)
102 #define M_NODOM         255
103
104 #ifdef _KERNEL
105 /*-
106  * Macro for type conversion: convert mbuf pointer to data pointer of correct
107  * type:
108  *
109  * mtod(m, t)   -- Convert mbuf pointer to data pointer of correct type.
110  * mtodo(m, o) -- Same as above but with offset 'o' into data.
111  */
112 #define mtod(m, t)      ((t)((m)->m_data))
113 #define mtodo(m, o)     ((void *)(((m)->m_data) + (o)))
114
115 /*
116  * Argument structure passed to UMA routines during mbuf and packet
117  * allocations.
118  */
119 struct mb_args {
120         int     flags;  /* Flags for mbuf being allocated */
121         short   type;   /* Type of mbuf being allocated */
122 };
123 #endif /* _KERNEL */
124
125 /*
126  * Packet tag structure (see below for details).
127  */
128 struct m_tag {
129         SLIST_ENTRY(m_tag)      m_tag_link;     /* List of packet tags */
130         u_int16_t               m_tag_id;       /* Tag ID */
131         u_int16_t               m_tag_len;      /* Length of data */
132         u_int32_t               m_tag_cookie;   /* ABI/Module ID */
133         void                    (*m_tag_free)(struct m_tag *);
134 };
135
136 /*
137  * Static network interface owned tag.
138  * Allocated through ifp->if_snd_tag_alloc().
139  */
140 struct m_snd_tag {
141         struct ifnet *ifp;              /* network interface tag belongs to */
142         volatile u_int refcount;
143 };
144
145 /*
146  * Record/packet header in first mbuf of chain; valid only if M_PKTHDR is set.
147  * Size ILP32: 48
148  *       LP64: 56
149  * Compile-time assertions in uipc_mbuf.c test these values to ensure that
150  * they are correct.
151  */
152 struct pkthdr {
153         union {
154                 struct m_snd_tag *snd_tag;      /* send tag, if any */
155                 struct ifnet    *rcvif;         /* rcv interface */
156         };
157         SLIST_HEAD(packet_tags, m_tag) tags; /* list of packet tags */
158         int32_t          len;           /* total packet length */
159
160         /* Layer crossing persistent information. */
161         uint32_t         flowid;        /* packet's 4-tuple system */
162         uint32_t         csum_flags;    /* checksum and offload features */
163         uint16_t         fibnum;        /* this packet should use this fib */
164         uint8_t          numa_domain;   /* NUMA domain of recvd pkt */
165         uint8_t          rsstype;       /* hash type */
166         union {
167                 uint64_t        rcv_tstmp;      /* timestamp in ns */
168                 struct {
169                         uint8_t          l2hlen;        /* layer 2 hdr len */
170                         uint8_t          l3hlen;        /* layer 3 hdr len */
171                         uint8_t          l4hlen;        /* layer 4 hdr len */
172                         uint8_t          l5hlen;        /* layer 5 hdr len */
173                         uint32_t         spare;
174                 };
175         };
176         union {
177                 uint8_t  eight[8];
178                 uint16_t sixteen[4];
179                 uint32_t thirtytwo[2];
180                 uint64_t sixtyfour[1];
181                 uintptr_t unintptr[1];
182                 void    *ptr;
183         } PH_per;
184
185         /* Layer specific non-persistent local storage for reassembly, etc. */
186         union {
187                 uint8_t  eight[8];
188                 uint16_t sixteen[4];
189                 uint32_t thirtytwo[2];
190                 uint64_t sixtyfour[1];
191                 uintptr_t unintptr[1];
192                 void    *ptr;
193         } PH_loc;
194 };
195 #define ether_vtag      PH_per.sixteen[0]
196 #define PH_vt           PH_per
197 #define vt_nrecs        sixteen[0]        /* mld and v6-ND */
198 #define tso_segsz       PH_per.sixteen[1] /* inbound after LRO */
199 #define lro_nsegs       tso_segsz         /* inbound after LRO */
200 #define csum_data       PH_per.thirtytwo[1] /* inbound from hardware up */
201 #define lro_len         PH_loc.sixteen[0] /* inbound during LRO (no reassembly) */
202 #define lro_csum        PH_loc.sixteen[1] /* inbound during LRO (no reassembly) */
203 /* Note PH_loc is used during IP reassembly (all 8 bytes as a ptr) */
204
205 /*
206  * TLS records for TLS 1.0-1.2 can have the following header lengths:
207  * - 5 (AES-CBC with implicit IV)
208  * - 21 (AES-CBC with explicit IV)
209  * - 13 (AES-GCM with 8 byte explicit IV)
210  */
211 #define MBUF_PEXT_HDR_LEN       23
212
213 /*
214  * TLS records for TLS 1.0-1.2 can have the following maximum trailer
215  * lengths:
216  * - 16 (AES-GCM)
217  * - 36 (AES-CBC with SHA1 and up to 16 bytes of padding)
218  * - 48 (AES-CBC with SHA2-256 and up to 16 bytes of padding)
219  * - 64 (AES-CBC with SHA2-384 and up to 16 bytes of padding)
220  */
221 #define MBUF_PEXT_TRAIL_LEN     64
222
223 #if defined(__LP64__)
224 #define MBUF_PEXT_MAX_PGS (40 / sizeof(vm_paddr_t))
225 #else
226 #define MBUF_PEXT_MAX_PGS (72 / sizeof(vm_paddr_t))
227 #endif
228
229 #define MBUF_PEXT_MAX_BYTES                                             \
230     (MBUF_PEXT_MAX_PGS * PAGE_SIZE + MBUF_PEXT_HDR_LEN + MBUF_PEXT_TRAIL_LEN)
231
232 struct ktls_session;
233 struct socket;
234
235 /*
236  * Description of external storage mapped into mbuf; valid only if M_EXT is
237  * set.
238  * Size ILP32: 28
239  *       LP64: 48
240  * Compile-time assertions in uipc_mbuf.c test these values to ensure that
241  * they are correct.
242  */
243 typedef void m_ext_free_t(struct mbuf *);
244 struct m_ext {
245         union {
246                 /*
247                  * If EXT_FLAG_EMBREF is set, then we use refcount in the
248                  * mbuf, the 'ext_count' member.  Otherwise, we have a
249                  * shadow copy and we use pointer 'ext_cnt'.  The original
250                  * mbuf is responsible to carry the pointer to free routine
251                  * and its arguments.  They aren't copied into shadows in
252                  * mb_dupcl() to avoid dereferencing next cachelines.
253                  */
254                 volatile u_int   ext_count;
255                 volatile u_int  *ext_cnt;
256         };
257         uint32_t         ext_size;      /* size of buffer, for ext_free */
258         uint32_t         ext_type:8,    /* type of external storage */
259                          ext_flags:24;  /* external storage mbuf flags */
260         union {
261                 struct {
262                         /*
263                          * Regular M_EXT mbuf:
264                          * o ext_buf always points to the external buffer.
265                          * o ext_free (below) and two optional arguments
266                          *   ext_arg1 and ext_arg2 store the free context for
267                          *   the external storage.  They are set only in the
268                          *   refcount carrying mbuf, the one with
269                          *   EXT_FLAG_EMBREF flag, with exclusion for
270                          *   EXT_EXTREF type, where the free context is copied
271                          *   into all mbufs that use same external storage.
272                          */
273                         char    *ext_buf;       /* start of buffer */
274 #define m_ext_copylen   offsetof(struct m_ext, ext_arg2)
275                         void    *ext_arg2;
276                 };
277                 struct {
278                         /*
279                          * Multi-page M_EXTPG mbuf:
280                          * o extpg_pa - page vector.
281                          * o extpg_trail and extpg_hdr - TLS trailer and
282                          *   header.
283                          * Uses ext_free and may also use ext_arg1.
284                          */
285                         vm_paddr_t      extpg_pa[MBUF_PEXT_MAX_PGS];
286                         char            extpg_trail[MBUF_PEXT_TRAIL_LEN];
287                         char            extpg_hdr[MBUF_PEXT_HDR_LEN];
288                         /* Pretend these 3 fields are part of mbuf itself. */
289 #define m_epg_pa        m_ext.extpg_pa
290 #define m_epg_trail     m_ext.extpg_trail
291 #define m_epg_hdr       m_ext.extpg_hdr
292 #define m_epg_ext_copylen       offsetof(struct m_ext, ext_free)
293                 };
294         };
295         /*
296          * Free method and optional argument pointer, both
297          * used by M_EXT and M_EXTPG.
298          */
299         m_ext_free_t    *ext_free;
300         void            *ext_arg1;
301 };
302
303 /*
304  * The core of the mbuf object along with some shortcut defines for practical
305  * purposes.
306  */
307 struct mbuf {
308         /*
309          * Header present at the beginning of every mbuf.
310          * Size ILP32: 24
311          *      LP64: 32
312          * Compile-time assertions in uipc_mbuf.c test these values to ensure
313          * that they are correct.
314          */
315         union { /* next buffer in chain */
316                 struct mbuf             *m_next;
317                 SLIST_ENTRY(mbuf)       m_slist;
318                 STAILQ_ENTRY(mbuf)      m_stailq;
319         };
320         union { /* next chain in queue/record */
321                 struct mbuf             *m_nextpkt;
322                 SLIST_ENTRY(mbuf)       m_slistpkt;
323                 STAILQ_ENTRY(mbuf)      m_stailqpkt;
324         };
325         caddr_t          m_data;        /* location of data */
326         int32_t          m_len;         /* amount of data in this mbuf */
327         uint32_t         m_type:8,      /* type of data in this mbuf */
328                          m_flags:24;    /* flags; see below */
329 #if !defined(__LP64__)
330         uint32_t         m_pad;         /* pad for 64bit alignment */
331 #endif
332
333         /*
334          * A set of optional headers (packet header, external storage header)
335          * and internal data storage.  Historically, these arrays were sized
336          * to MHLEN (space left after a packet header) and MLEN (space left
337          * after only a regular mbuf header); they are now variable size in
338          * order to support future work on variable-size mbufs.
339          */
340         union {
341                 struct {
342                         union {
343                                 /* M_PKTHDR set. */
344                                 struct pkthdr   m_pkthdr;
345
346                                 /* M_EXTPG set.
347                                  * Multi-page M_EXTPG mbuf has its meta data
348                                  * split between the below anonymous structure
349                                  * and m_ext.  It carries vector of pages,
350                                  * optional header and trailer char vectors
351                                  * and pointers to socket/TLS data.
352                                  */
353 #define m_epg_startcopy         m_epg_npgs
354 #define m_epg_endcopy           m_epg_stailq
355                                 struct {
356                                         /* Overall count of pages and count of
357                                          * pages with I/O pending. */
358                                         uint8_t m_epg_npgs;
359                                         uint8_t m_epg_nrdy;
360                                         /* TLS header and trailer lengths.
361                                          * The data itself resides in m_ext. */
362                                         uint8_t m_epg_hdrlen;
363                                         uint8_t m_epg_trllen;
364                                         /* Offset into 1st page and length of
365                                          * data in the last page. */
366                                         uint16_t m_epg_1st_off;
367                                         uint16_t m_epg_last_len;
368                                         uint8_t m_epg_flags;
369 #define EPG_FLAG_ANON   0x1     /* Data can be encrypted in place. */
370 #define EPG_FLAG_2FREE  0x2     /* Scheduled for free. */
371                                         uint8_t m_epg_record_type;
372                                         uint8_t __spare[2];
373                                         int     m_epg_enc_cnt;
374                                         struct ktls_session *m_epg_tls;
375                                         struct socket   *m_epg_so;
376                                         uint64_t        m_epg_seqno;
377                                         STAILQ_ENTRY(mbuf) m_epg_stailq;
378                                 };
379                         };
380                         union {
381                                 /* M_EXT or M_EXTPG set. */
382                                 struct m_ext    m_ext;
383                                 /* M_PKTHDR set, neither M_EXT nor M_EXTPG. */
384                                 char            m_pktdat[0];
385                         };
386                 };
387                 char    m_dat[0];                       /* !M_PKTHDR, !M_EXT */
388         };
389 };
390
391 #ifdef _KERNEL
392 static inline int
393 m_epg_pagelen(const struct mbuf *m, int pidx, int pgoff)
394 {
395
396         KASSERT(pgoff == 0 || pidx == 0,
397             ("page %d with non-zero offset %d in %p", pidx, pgoff, m));
398
399         if (pidx == m->m_epg_npgs - 1) {
400                 return (m->m_epg_last_len);
401         } else {
402                 return (PAGE_SIZE - pgoff);
403         }
404 }
405
406 #ifdef INVARIANTS
407 #define MCHECK(ex, msg) KASSERT((ex),                           \
408             ("Multi page mbuf %p with " #msg " at %s:%d",       \
409             m, __FILE__, __LINE__))
410 /*
411  * NB: This expects a non-empty buffer (npgs > 0 and
412  * last_pg_len > 0).
413  */
414 #define MBUF_EXT_PGS_ASSERT_SANITY(m)   do {                            \
415         MCHECK(m->m_epg_npgs > 0, "no valid pages");            \
416         MCHECK(m->m_epg_npgs <= nitems(m->m_epg_pa),            \
417             "too many pages");                                          \
418         MCHECK(m->m_epg_nrdy <= m->m_epg_npgs,                  \
419             "too many ready pages");                                    \
420         MCHECK(m->m_epg_1st_off < PAGE_SIZE,                    \
421                 "too large page offset");                               \
422         MCHECK(m->m_epg_last_len > 0, "zero last page length"); \
423         MCHECK(m->m_epg_last_len <= PAGE_SIZE,                  \
424             "too large last page length");                              \
425         if (m->m_epg_npgs == 1)                                 \
426                 MCHECK(m->m_epg_1st_off +                       \
427                     m->m_epg_last_len <=         PAGE_SIZE,             \
428                     "single page too large");                           \
429         MCHECK(m->m_epg_hdrlen <= sizeof(m->m_epg_hdr),         \
430             "too large header length");                                 \
431         MCHECK(m->m_epg_trllen <= sizeof(m->m_epg_trail),       \
432             "too large header length");                                 \
433 } while (0)
434 #else
435 #define MBUF_EXT_PGS_ASSERT_SANITY(m)   do {} while (0);
436 #endif
437 #endif
438
439 /*
440  * mbuf flags of global significance and layer crossing.
441  * Those of only protocol/layer specific significance are to be mapped
442  * to M_PROTO[1-11] and cleared at layer handoff boundaries.
443  * NB: Limited to the lower 24 bits.
444  */
445 #define M_EXT           0x00000001 /* has associated external storage */
446 #define M_PKTHDR        0x00000002 /* start of record */
447 #define M_EOR           0x00000004 /* end of record */
448 #define M_RDONLY        0x00000008 /* associated data is marked read-only */
449 #define M_BCAST         0x00000010 /* send/received as link-level broadcast */
450 #define M_MCAST         0x00000020 /* send/received as link-level multicast */
451 #define M_PROMISC       0x00000040 /* packet was not for us */
452 #define M_VLANTAG       0x00000080 /* ether_vtag is valid */
453 #define M_EXTPG         0x00000100 /* has array of unmapped pages and TLS */
454 #define M_NOFREE        0x00000200 /* do not free mbuf, embedded in cluster */
455 #define M_TSTMP         0x00000400 /* rcv_tstmp field is valid */
456 #define M_TSTMP_HPREC   0x00000800 /* rcv_tstmp is high-prec, typically
457                                       hw-stamped on port (useful for IEEE 1588
458                                       and 802.1AS) */
459 #define M_TSTMP_LRO     0x00001000 /* Time LRO pushed in pkt is valid in (PH_loc) */
460
461 #define M_PROTO1        0x00002000 /* protocol-specific */
462 #define M_PROTO2        0x00004000 /* protocol-specific */
463 #define M_PROTO3        0x00008000 /* protocol-specific */
464 #define M_PROTO4        0x00010000 /* protocol-specific */
465 #define M_PROTO5        0x00020000 /* protocol-specific */
466 #define M_PROTO6        0x00040000 /* protocol-specific */
467 #define M_PROTO7        0x00080000 /* protocol-specific */
468 #define M_PROTO8        0x00100000 /* protocol-specific */
469 #define M_PROTO9        0x00200000 /* protocol-specific */
470 #define M_PROTO10       0x00400000 /* protocol-specific */
471 #define M_PROTO11       0x00800000 /* protocol-specific */
472
473 #define MB_DTOR_SKIP    0x1     /* don't pollute the cache by touching a freed mbuf */
474
475 /*
476  * Flags to purge when crossing layers.
477  */
478 #define M_PROTOFLAGS \
479     (M_PROTO1|M_PROTO2|M_PROTO3|M_PROTO4|M_PROTO5|M_PROTO6|M_PROTO7|M_PROTO8|\
480      M_PROTO9|M_PROTO10|M_PROTO11)
481
482 /*
483  * Flags preserved when copying m_pkthdr.
484  */
485 #define M_COPYFLAGS \
486     (M_PKTHDR|M_EOR|M_RDONLY|M_BCAST|M_MCAST|M_PROMISC|M_VLANTAG|M_TSTMP| \
487      M_TSTMP_HPREC|M_TSTMP_LRO|M_PROTOFLAGS)
488
489 /*
490  * Mbuf flag description for use with printf(9) %b identifier.
491  */
492 #define M_FLAG_BITS \
493     "\20\1M_EXT\2M_PKTHDR\3M_EOR\4M_RDONLY\5M_BCAST\6M_MCAST" \
494     "\7M_PROMISC\10M_VLANTAG\11M_EXTPG\12M_NOFREE\13M_TSTMP\14M_TSTMP_HPREC\15M_TSTMP_LRO"
495 #define M_FLAG_PROTOBITS \
496     "\16M_PROTO1\17M_PROTO2\20M_PROTO3\21M_PROTO4" \
497     "\22M_PROTO5\23M_PROTO6\24M_PROTO7\25M_PROTO8\26M_PROTO9" \
498     "\27M_PROTO10\28M_PROTO11"
499 #define M_FLAG_PRINTF (M_FLAG_BITS M_FLAG_PROTOBITS)
500
501 /*
502  * Network interface cards are able to hash protocol fields (such as IPv4
503  * addresses and TCP port numbers) classify packets into flows.  These flows
504  * can then be used to maintain ordering while delivering packets to the OS
505  * via parallel input queues, as well as to provide a stateless affinity
506  * model.  NIC drivers can pass up the hash via m->m_pkthdr.flowid, and set
507  * m_flag fields to indicate how the hash should be interpreted by the
508  * network stack.
509  *
510  * Most NICs support RSS, which provides ordering and explicit affinity, and
511  * use the hash m_flag bits to indicate what header fields were covered by
512  * the hash.  M_HASHTYPE_OPAQUE and M_HASHTYPE_OPAQUE_HASH can be set by non-
513  * RSS cards or configurations that provide an opaque flow identifier, allowing
514  * for ordering and distribution without explicit affinity.  Additionally,
515  * M_HASHTYPE_OPAQUE_HASH indicates that the flow identifier has hash
516  * properties.
517  *
518  * The meaning of the IPV6_EX suffix:
519  * "o  Home address from the home address option in the IPv6 destination
520  *     options header.  If the extension header is not present, use the Source
521  *     IPv6 Address.
522  *  o  IPv6 address that is contained in the Routing-Header-Type-2 from the
523  *     associated extension header.  If the extension header is not present,
524  *     use the Destination IPv6 Address."
525  * Quoted from:
526  * https://docs.microsoft.com/en-us/windows-hardware/drivers/network/rss-hashing-types#ndishashipv6ex
527  */
528 #define M_HASHTYPE_HASHPROP             0x80    /* has hash properties */
529 #define M_HASHTYPE_HASH(t)              (M_HASHTYPE_HASHPROP | (t))
530 /* Microsoft RSS standard hash types */
531 #define M_HASHTYPE_NONE                 0
532 #define M_HASHTYPE_RSS_IPV4             M_HASHTYPE_HASH(1) /* IPv4 2-tuple */
533 #define M_HASHTYPE_RSS_TCP_IPV4         M_HASHTYPE_HASH(2) /* TCPv4 4-tuple */
534 #define M_HASHTYPE_RSS_IPV6             M_HASHTYPE_HASH(3) /* IPv6 2-tuple */
535 #define M_HASHTYPE_RSS_TCP_IPV6         M_HASHTYPE_HASH(4) /* TCPv6 4-tuple */
536 #define M_HASHTYPE_RSS_IPV6_EX          M_HASHTYPE_HASH(5) /* IPv6 2-tuple +
537                                                             * ext hdrs */
538 #define M_HASHTYPE_RSS_TCP_IPV6_EX      M_HASHTYPE_HASH(6) /* TCPv6 4-tuple +
539                                                             * ext hdrs */
540 #define M_HASHTYPE_RSS_UDP_IPV4         M_HASHTYPE_HASH(7) /* IPv4 UDP 4-tuple*/
541 #define M_HASHTYPE_RSS_UDP_IPV6         M_HASHTYPE_HASH(9) /* IPv6 UDP 4-tuple*/
542 #define M_HASHTYPE_RSS_UDP_IPV6_EX      M_HASHTYPE_HASH(10)/* IPv6 UDP 4-tuple +
543                                                             * ext hdrs */
544
545 #define M_HASHTYPE_OPAQUE               63      /* ordering, not affinity */
546 #define M_HASHTYPE_OPAQUE_HASH          M_HASHTYPE_HASH(M_HASHTYPE_OPAQUE)
547                                                 /* ordering+hash, not affinity*/
548
549 #define M_HASHTYPE_CLEAR(m)     ((m)->m_pkthdr.rsstype = 0)
550 #define M_HASHTYPE_GET(m)       ((m)->m_pkthdr.rsstype)
551 #define M_HASHTYPE_SET(m, v)    ((m)->m_pkthdr.rsstype = (v))
552 #define M_HASHTYPE_TEST(m, v)   (M_HASHTYPE_GET(m) == (v))
553 #define M_HASHTYPE_ISHASH(m)    (M_HASHTYPE_GET(m) & M_HASHTYPE_HASHPROP)
554
555 /*
556  * External mbuf storage buffer types.
557  */
558 #define EXT_CLUSTER     1       /* mbuf cluster */
559 #define EXT_SFBUF       2       /* sendfile(2)'s sf_buf */
560 #define EXT_JUMBOP      3       /* jumbo cluster page sized */
561 #define EXT_JUMBO9      4       /* jumbo cluster 9216 bytes */
562 #define EXT_JUMBO16     5       /* jumbo cluster 16184 bytes */
563 #define EXT_PACKET      6       /* mbuf+cluster from packet zone */
564 #define EXT_MBUF        7       /* external mbuf reference */
565 #define EXT_RXRING      8       /* data in NIC receive ring */
566
567 #define EXT_VENDOR1     224     /* for vendor-internal use */
568 #define EXT_VENDOR2     225     /* for vendor-internal use */
569 #define EXT_VENDOR3     226     /* for vendor-internal use */
570 #define EXT_VENDOR4     227     /* for vendor-internal use */
571
572 #define EXT_EXP1        244     /* for experimental use */
573 #define EXT_EXP2        245     /* for experimental use */
574 #define EXT_EXP3        246     /* for experimental use */
575 #define EXT_EXP4        247     /* for experimental use */
576
577 #define EXT_NET_DRV     252     /* custom ext_buf provided by net driver(s) */
578 #define EXT_MOD_TYPE    253     /* custom module's ext_buf type */
579 #define EXT_DISPOSABLE  254     /* can throw this buffer away w/page flipping */
580 #define EXT_EXTREF      255     /* has externally maintained ext_cnt ptr */
581
582 /*
583  * Flags for external mbuf buffer types.
584  * NB: limited to the lower 24 bits.
585  */
586 #define EXT_FLAG_EMBREF         0x000001        /* embedded ext_count */
587 #define EXT_FLAG_EXTREF         0x000002        /* external ext_cnt, notyet */
588
589 #define EXT_FLAG_NOFREE         0x000010        /* don't free mbuf to pool, notyet */
590
591 #define EXT_FLAG_VENDOR1        0x010000        /* These flags are vendor */
592 #define EXT_FLAG_VENDOR2        0x020000        /* or submodule specific, */
593 #define EXT_FLAG_VENDOR3        0x040000        /* not used by mbuf code. */
594 #define EXT_FLAG_VENDOR4        0x080000        /* Set/read by submodule. */
595
596 #define EXT_FLAG_EXP1           0x100000        /* for experimental use */
597 #define EXT_FLAG_EXP2           0x200000        /* for experimental use */
598 #define EXT_FLAG_EXP3           0x400000        /* for experimental use */
599 #define EXT_FLAG_EXP4           0x800000        /* for experimental use */
600
601 /*
602  * EXT flag description for use with printf(9) %b identifier.
603  */
604 #define EXT_FLAG_BITS \
605     "\20\1EXT_FLAG_EMBREF\2EXT_FLAG_EXTREF\5EXT_FLAG_NOFREE" \
606     "\21EXT_FLAG_VENDOR1\22EXT_FLAG_VENDOR2\23EXT_FLAG_VENDOR3" \
607     "\24EXT_FLAG_VENDOR4\25EXT_FLAG_EXP1\26EXT_FLAG_EXP2\27EXT_FLAG_EXP3" \
608     "\30EXT_FLAG_EXP4"
609
610 /*
611  * Flags indicating checksum, segmentation and other offload work to be
612  * done, or already done, by hardware or lower layers.  It is split into
613  * separate inbound and outbound flags.
614  *
615  * Outbound flags that are set by upper protocol layers requesting lower
616  * layers, or ideally the hardware, to perform these offloading tasks.
617  * For outbound packets this field and its flags can be directly tested
618  * against ifnet if_hwassist.
619  */
620 #define CSUM_IP                 0x00000001      /* IP header checksum offload */
621 #define CSUM_IP_UDP             0x00000002      /* UDP checksum offload */
622 #define CSUM_IP_TCP             0x00000004      /* TCP checksum offload */
623 #define CSUM_IP_SCTP            0x00000008      /* SCTP checksum offload */
624 #define CSUM_IP_TSO             0x00000010      /* TCP segmentation offload */
625 #define CSUM_IP_ISCSI           0x00000020      /* iSCSI checksum offload */
626
627 #define CSUM_IP6_UDP            0x00000200      /* UDP checksum offload */
628 #define CSUM_IP6_TCP            0x00000400      /* TCP checksum offload */
629 #define CSUM_IP6_SCTP           0x00000800      /* SCTP checksum offload */
630 #define CSUM_IP6_TSO            0x00001000      /* TCP segmentation offload */
631 #define CSUM_IP6_ISCSI          0x00002000      /* iSCSI checksum offload */
632
633 /* Inbound checksum support where the checksum was verified by hardware. */
634 #define CSUM_L3_CALC            0x01000000      /* calculated layer 3 csum */
635 #define CSUM_L3_VALID           0x02000000      /* checksum is correct */
636 #define CSUM_L4_CALC            0x04000000      /* calculated layer 4 csum */
637 #define CSUM_L4_VALID           0x08000000      /* checksum is correct */
638 #define CSUM_L5_CALC            0x10000000      /* calculated layer 5 csum */
639 #define CSUM_L5_VALID           0x20000000      /* checksum is correct */
640 #define CSUM_COALESCED          0x40000000      /* contains merged segments */
641
642 #define CSUM_SND_TAG            0x80000000      /* Packet header has send tag */
643
644 /*
645  * CSUM flag description for use with printf(9) %b identifier.
646  */
647 #define CSUM_BITS \
648     "\20\1CSUM_IP\2CSUM_IP_UDP\3CSUM_IP_TCP\4CSUM_IP_SCTP\5CSUM_IP_TSO" \
649     "\6CSUM_IP_ISCSI" \
650     "\12CSUM_IP6_UDP\13CSUM_IP6_TCP\14CSUM_IP6_SCTP\15CSUM_IP6_TSO" \
651     "\16CSUM_IP6_ISCSI" \
652     "\31CSUM_L3_CALC\32CSUM_L3_VALID\33CSUM_L4_CALC\34CSUM_L4_VALID" \
653     "\35CSUM_L5_CALC\36CSUM_L5_VALID\37CSUM_COALESCED\40CSUM_SND_TAG"
654
655 /* CSUM flags compatibility mappings. */
656 #define CSUM_IP_CHECKED         CSUM_L3_CALC
657 #define CSUM_IP_VALID           CSUM_L3_VALID
658 #define CSUM_DATA_VALID         CSUM_L4_VALID
659 #define CSUM_PSEUDO_HDR         CSUM_L4_CALC
660 #define CSUM_SCTP_VALID         CSUM_L4_VALID
661 #define CSUM_DELAY_DATA         (CSUM_TCP|CSUM_UDP)
662 #define CSUM_DELAY_IP           CSUM_IP         /* Only v4, no v6 IP hdr csum */
663 #define CSUM_DELAY_DATA_IPV6    (CSUM_TCP_IPV6|CSUM_UDP_IPV6)
664 #define CSUM_DATA_VALID_IPV6    CSUM_DATA_VALID
665 #define CSUM_TCP                CSUM_IP_TCP
666 #define CSUM_UDP                CSUM_IP_UDP
667 #define CSUM_SCTP               CSUM_IP_SCTP
668 #define CSUM_TSO                (CSUM_IP_TSO|CSUM_IP6_TSO)
669 #define CSUM_UDP_IPV6           CSUM_IP6_UDP
670 #define CSUM_TCP_IPV6           CSUM_IP6_TCP
671 #define CSUM_SCTP_IPV6          CSUM_IP6_SCTP
672
673 /*
674  * mbuf types describing the content of the mbuf (including external storage).
675  */
676 #define MT_NOTMBUF      0       /* USED INTERNALLY ONLY! Object is not mbuf */
677 #define MT_DATA         1       /* dynamic (data) allocation */
678 #define MT_HEADER       MT_DATA /* packet header, use M_PKTHDR instead */
679
680 #define MT_VENDOR1      4       /* for vendor-internal use */
681 #define MT_VENDOR2      5       /* for vendor-internal use */
682 #define MT_VENDOR3      6       /* for vendor-internal use */
683 #define MT_VENDOR4      7       /* for vendor-internal use */
684
685 #define MT_SONAME       8       /* socket name */
686
687 #define MT_EXP1         9       /* for experimental use */
688 #define MT_EXP2         10      /* for experimental use */
689 #define MT_EXP3         11      /* for experimental use */
690 #define MT_EXP4         12      /* for experimental use */
691
692 #define MT_CONTROL      14      /* extra-data protocol message */
693 #define MT_EXTCONTROL   15      /* control message with externalized contents */
694 #define MT_OOBDATA      16      /* expedited data  */
695
696 #define MT_NOINIT       255     /* Not a type but a flag to allocate
697                                    a non-initialized mbuf */
698
699 /*
700  * String names of mbuf-related UMA(9) and malloc(9) types.  Exposed to
701  * !_KERNEL so that monitoring tools can look up the zones with
702  * libmemstat(3).
703  */
704 #define MBUF_MEM_NAME           "mbuf"
705 #define MBUF_CLUSTER_MEM_NAME   "mbuf_cluster"
706 #define MBUF_PACKET_MEM_NAME    "mbuf_packet"
707 #define MBUF_JUMBOP_MEM_NAME    "mbuf_jumbo_page"
708 #define MBUF_JUMBO9_MEM_NAME    "mbuf_jumbo_9k"
709 #define MBUF_JUMBO16_MEM_NAME   "mbuf_jumbo_16k"
710 #define MBUF_TAG_MEM_NAME       "mbuf_tag"
711 #define MBUF_EXTREFCNT_MEM_NAME "mbuf_ext_refcnt"
712 #define MBUF_EXTPGS_MEM_NAME    "mbuf_extpgs"
713
714 #ifdef _KERNEL
715
716 #ifdef WITNESS
717 #define MBUF_CHECKSLEEP(how) do {                                       \
718         if (how == M_WAITOK)                                            \
719                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,         \
720                     "Sleeping in \"%s\"", __func__);                    \
721 } while (0)
722 #else
723 #define MBUF_CHECKSLEEP(how)
724 #endif
725
726 /*
727  * Network buffer allocation API
728  *
729  * The rest of it is defined in kern/kern_mbuf.c
730  */
731 extern uma_zone_t       zone_mbuf;
732 extern uma_zone_t       zone_clust;
733 extern uma_zone_t       zone_pack;
734 extern uma_zone_t       zone_jumbop;
735 extern uma_zone_t       zone_jumbo9;
736 extern uma_zone_t       zone_jumbo16;
737 extern uma_zone_t       zone_extpgs;
738
739 void             mb_dupcl(struct mbuf *, struct mbuf *);
740 void             mb_free_ext(struct mbuf *);
741 void             mb_free_extpg(struct mbuf *);
742 void             mb_free_mext_pgs(struct mbuf *);
743 struct mbuf     *mb_alloc_ext_pgs(int, m_ext_free_t);
744 struct mbuf     *mb_alloc_ext_plus_pages(int, int);
745 struct mbuf     *mb_mapped_to_unmapped(struct mbuf *, int, int, int,
746                     struct mbuf **);
747 int              mb_unmapped_compress(struct mbuf *m);
748 struct mbuf     *mb_unmapped_to_ext(struct mbuf *m);
749 void             mb_free_notready(struct mbuf *m, int count);
750 void             m_adj(struct mbuf *, int);
751 int              m_apply(struct mbuf *, int, int,
752                     int (*)(void *, void *, u_int), void *);
753 int              m_append(struct mbuf *, int, c_caddr_t);
754 void             m_cat(struct mbuf *, struct mbuf *);
755 void             m_catpkt(struct mbuf *, struct mbuf *);
756 int              m_clget(struct mbuf *m, int how);
757 void            *m_cljget(struct mbuf *m, int how, int size);
758 struct mbuf     *m_collapse(struct mbuf *, int, int);
759 void             m_copyback(struct mbuf *, int, int, c_caddr_t);
760 void             m_copydata(const struct mbuf *, int, int, caddr_t);
761 struct mbuf     *m_copym(struct mbuf *, int, int, int);
762 struct mbuf     *m_copypacket(struct mbuf *, int);
763 void             m_copy_pkthdr(struct mbuf *, struct mbuf *);
764 struct mbuf     *m_copyup(struct mbuf *, int, int);
765 struct mbuf     *m_defrag(struct mbuf *, int);
766 void             m_demote_pkthdr(struct mbuf *);
767 void             m_demote(struct mbuf *, int, int);
768 struct mbuf     *m_devget(char *, int, int, struct ifnet *,
769                     void (*)(char *, caddr_t, u_int));
770 void             m_dispose_extcontrolm(struct mbuf *m);
771 struct mbuf     *m_dup(const struct mbuf *, int);
772 int              m_dup_pkthdr(struct mbuf *, const struct mbuf *, int);
773 void             m_extadd(struct mbuf *, char *, u_int, m_ext_free_t,
774                     void *, void *, int, int);
775 u_int            m_fixhdr(struct mbuf *);
776 struct mbuf     *m_fragment(struct mbuf *, int, int);
777 void             m_freem(struct mbuf *);
778 struct mbuf     *m_get2(int, int, short, int);
779 struct mbuf     *m_getjcl(int, short, int, int);
780 struct mbuf     *m_getm2(struct mbuf *, int, int, short, int);
781 struct mbuf     *m_getptr(struct mbuf *, int, int *);
782 u_int            m_length(struct mbuf *, struct mbuf **);
783 int              m_mbuftouio(struct uio *, const struct mbuf *, int);
784 int              m_unmappedtouio(const struct mbuf *, int, struct uio *, int);
785 void             m_move_pkthdr(struct mbuf *, struct mbuf *);
786 int              m_pkthdr_init(struct mbuf *, int);
787 struct mbuf     *m_prepend(struct mbuf *, int, int);
788 void             m_print(const struct mbuf *, int);
789 struct mbuf     *m_pulldown(struct mbuf *, int, int, int *);
790 struct mbuf     *m_pullup(struct mbuf *, int);
791 int              m_sanity(struct mbuf *, int);
792 struct mbuf     *m_split(struct mbuf *, int, int);
793 struct mbuf     *m_uiotombuf(struct uio *, int, int, int, int);
794 struct mbuf     *m_unshare(struct mbuf *, int);
795 void             m_snd_tag_init(struct m_snd_tag *, struct ifnet *);
796 void             m_snd_tag_destroy(struct m_snd_tag *);
797
798 static __inline int
799 m_gettype(int size)
800 {
801         int type;
802
803         switch (size) {
804         case MSIZE:
805                 type = EXT_MBUF;
806                 break;
807         case MCLBYTES:
808                 type = EXT_CLUSTER;
809                 break;
810 #if MJUMPAGESIZE != MCLBYTES
811         case MJUMPAGESIZE:
812                 type = EXT_JUMBOP;
813                 break;
814 #endif
815         case MJUM9BYTES:
816                 type = EXT_JUMBO9;
817                 break;
818         case MJUM16BYTES:
819                 type = EXT_JUMBO16;
820                 break;
821         default:
822                 panic("%s: invalid cluster size %d", __func__, size);
823         }
824
825         return (type);
826 }
827
828 /*
829  * Associated an external reference counted buffer with an mbuf.
830  */
831 static __inline void
832 m_extaddref(struct mbuf *m, char *buf, u_int size, u_int *ref_cnt,
833     m_ext_free_t freef, void *arg1, void *arg2)
834 {
835
836         KASSERT(ref_cnt != NULL, ("%s: ref_cnt not provided", __func__));
837
838         atomic_add_int(ref_cnt, 1);
839         m->m_flags |= M_EXT;
840         m->m_ext.ext_buf = buf;
841         m->m_ext.ext_cnt = ref_cnt;
842         m->m_data = m->m_ext.ext_buf;
843         m->m_ext.ext_size = size;
844         m->m_ext.ext_free = freef;
845         m->m_ext.ext_arg1 = arg1;
846         m->m_ext.ext_arg2 = arg2;
847         m->m_ext.ext_type = EXT_EXTREF;
848         m->m_ext.ext_flags = 0;
849 }
850
851 static __inline uma_zone_t
852 m_getzone(int size)
853 {
854         uma_zone_t zone;
855
856         switch (size) {
857         case MCLBYTES:
858                 zone = zone_clust;
859                 break;
860 #if MJUMPAGESIZE != MCLBYTES
861         case MJUMPAGESIZE:
862                 zone = zone_jumbop;
863                 break;
864 #endif
865         case MJUM9BYTES:
866                 zone = zone_jumbo9;
867                 break;
868         case MJUM16BYTES:
869                 zone = zone_jumbo16;
870                 break;
871         default:
872                 panic("%s: invalid cluster size %d", __func__, size);
873         }
874
875         return (zone);
876 }
877
878 /*
879  * Initialize an mbuf with linear storage.
880  *
881  * Inline because the consumer text overhead will be roughly the same to
882  * initialize or call a function with this many parameters and M_PKTHDR
883  * should go away with constant propagation for !MGETHDR.
884  */
885 static __inline int
886 m_init(struct mbuf *m, int how, short type, int flags)
887 {
888         int error;
889
890         m->m_next = NULL;
891         m->m_nextpkt = NULL;
892         m->m_data = m->m_dat;
893         m->m_len = 0;
894         m->m_flags = flags;
895         m->m_type = type;
896         if (flags & M_PKTHDR)
897                 error = m_pkthdr_init(m, how);
898         else
899                 error = 0;
900
901         MBUF_PROBE5(m__init, m, how, type, flags, error);
902         return (error);
903 }
904
905 static __inline struct mbuf *
906 m_get(int how, short type)
907 {
908         struct mbuf *m;
909         struct mb_args args;
910
911         args.flags = 0;
912         args.type = type;
913         m = uma_zalloc_arg(zone_mbuf, &args, how);
914         MBUF_PROBE3(m__get, how, type, m);
915         return (m);
916 }
917
918 static __inline struct mbuf *
919 m_gethdr(int how, short type)
920 {
921         struct mbuf *m;
922         struct mb_args args;
923
924         args.flags = M_PKTHDR;
925         args.type = type;
926         m = uma_zalloc_arg(zone_mbuf, &args, how);
927         MBUF_PROBE3(m__gethdr, how, type, m);
928         return (m);
929 }
930
931 static __inline struct mbuf *
932 m_getcl(int how, short type, int flags)
933 {
934         struct mbuf *m;
935         struct mb_args args;
936
937         args.flags = flags;
938         args.type = type;
939         m = uma_zalloc_arg(zone_pack, &args, how);
940         MBUF_PROBE4(m__getcl, how, type, flags, m);
941         return (m);
942 }
943
944 /*
945  * XXX: m_cljset() is a dangerous API.  One must attach only a new,
946  * unreferenced cluster to an mbuf(9).  It is not possible to assert
947  * that, so care can be taken only by users of the API.
948  */
949 static __inline void
950 m_cljset(struct mbuf *m, void *cl, int type)
951 {
952         int size;
953
954         switch (type) {
955         case EXT_CLUSTER:
956                 size = MCLBYTES;
957                 break;
958 #if MJUMPAGESIZE != MCLBYTES
959         case EXT_JUMBOP:
960                 size = MJUMPAGESIZE;
961                 break;
962 #endif
963         case EXT_JUMBO9:
964                 size = MJUM9BYTES;
965                 break;
966         case EXT_JUMBO16:
967                 size = MJUM16BYTES;
968                 break;
969         default:
970                 panic("%s: unknown cluster type %d", __func__, type);
971                 break;
972         }
973
974         m->m_data = m->m_ext.ext_buf = cl;
975         m->m_ext.ext_free = m->m_ext.ext_arg1 = m->m_ext.ext_arg2 = NULL;
976         m->m_ext.ext_size = size;
977         m->m_ext.ext_type = type;
978         m->m_ext.ext_flags = EXT_FLAG_EMBREF;
979         m->m_ext.ext_count = 1;
980         m->m_flags |= M_EXT;
981         MBUF_PROBE3(m__cljset, m, cl, type);
982 }
983
984 static __inline void
985 m_chtype(struct mbuf *m, short new_type)
986 {
987
988         m->m_type = new_type;
989 }
990
991 static __inline void
992 m_clrprotoflags(struct mbuf *m)
993 {
994
995         while (m) {
996                 m->m_flags &= ~M_PROTOFLAGS;
997                 m = m->m_next;
998         }
999 }
1000
1001 static __inline struct mbuf *
1002 m_last(struct mbuf *m)
1003 {
1004
1005         while (m->m_next)
1006                 m = m->m_next;
1007         return (m);
1008 }
1009
1010 static inline u_int
1011 m_extrefcnt(struct mbuf *m)
1012 {
1013
1014         KASSERT(m->m_flags & M_EXT, ("%s: M_EXT missing", __func__));
1015
1016         return ((m->m_ext.ext_flags & EXT_FLAG_EMBREF) ? m->m_ext.ext_count :
1017             *m->m_ext.ext_cnt);
1018 }
1019
1020 /*
1021  * mbuf, cluster, and external object allocation macros (for compatibility
1022  * purposes).
1023  */
1024 #define M_MOVE_PKTHDR(to, from) m_move_pkthdr((to), (from))
1025 #define MGET(m, how, type)      ((m) = m_get((how), (type)))
1026 #define MGETHDR(m, how, type)   ((m) = m_gethdr((how), (type)))
1027 #define MCLGET(m, how)          m_clget((m), (how))
1028 #define MEXTADD(m, buf, size, free, arg1, arg2, flags, type)            \
1029     m_extadd((m), (char *)(buf), (size), (free), (arg1), (arg2),        \
1030     (flags), (type))
1031 #define m_getm(m, len, how, type)                                       \
1032     m_getm2((m), (len), (how), (type), M_PKTHDR)
1033
1034 /*
1035  * Evaluate TRUE if it's safe to write to the mbuf m's data region (this can
1036  * be both the local data payload, or an external buffer area, depending on
1037  * whether M_EXT is set).
1038  */
1039 #define M_WRITABLE(m)   (((m)->m_flags & (M_RDONLY | M_EXTPG)) == 0 &&  \
1040                          (!(((m)->m_flags & M_EXT)) ||                  \
1041                          (m_extrefcnt(m) == 1)))
1042
1043 /* Check if the supplied mbuf has a packet header, or else panic. */
1044 #define M_ASSERTPKTHDR(m)                                               \
1045         KASSERT((m) != NULL && (m)->m_flags & M_PKTHDR,                 \
1046             ("%s: no mbuf packet header!", __func__))
1047
1048 /* Check if mbuf is multipage. */
1049 #define M_ASSERTEXTPG(m)                                                \
1050         KASSERT(((m)->m_flags & (M_EXTPG|M_PKTHDR)) == M_EXTPG,         \
1051             ("%s: m %p is not multipage!", __func__, m))
1052
1053 /*
1054  * Ensure that the supplied mbuf is a valid, non-free mbuf.
1055  *
1056  * XXX: Broken at the moment.  Need some UMA magic to make it work again.
1057  */
1058 #define M_ASSERTVALID(m)                                                \
1059         KASSERT((((struct mbuf *)m)->m_flags & 0) == 0,                 \
1060             ("%s: attempted use of a free mbuf!", __func__))
1061
1062 /*
1063  * Return the address of the start of the buffer associated with an mbuf,
1064  * handling external storage, packet-header mbufs, and regular data mbufs.
1065  */
1066 #define M_START(m)                                                      \
1067         (((m)->m_flags & M_EXTPG) ? NULL :                              \
1068          ((m)->m_flags & M_EXT) ? (m)->m_ext.ext_buf :                  \
1069          ((m)->m_flags & M_PKTHDR) ? &(m)->m_pktdat[0] :                \
1070          &(m)->m_dat[0])
1071
1072 /*
1073  * Return the size of the buffer associated with an mbuf, handling external
1074  * storage, packet-header mbufs, and regular data mbufs.
1075  */
1076 #define M_SIZE(m)                                                       \
1077         (((m)->m_flags & M_EXT) ? (m)->m_ext.ext_size :                 \
1078          ((m)->m_flags & M_PKTHDR) ? MHLEN :                            \
1079          MLEN)
1080
1081 /*
1082  * Set the m_data pointer of a newly allocated mbuf to place an object of the
1083  * specified size at the end of the mbuf, longword aligned.
1084  *
1085  * NB: Historically, we had M_ALIGN(), MH_ALIGN(), and MEXT_ALIGN() as
1086  * separate macros, each asserting that it was called at the proper moment.
1087  * This required callers to themselves test the storage type and call the
1088  * right one.  Rather than require callers to be aware of those layout
1089  * decisions, we centralize here.
1090  */
1091 static __inline void
1092 m_align(struct mbuf *m, int len)
1093 {
1094 #ifdef INVARIANTS
1095         const char *msg = "%s: not a virgin mbuf";
1096 #endif
1097         int adjust;
1098
1099         KASSERT(m->m_data == M_START(m), (msg, __func__));
1100
1101         adjust = M_SIZE(m) - len;
1102         m->m_data += adjust &~ (sizeof(long)-1);
1103 }
1104
1105 #define M_ALIGN(m, len)         m_align(m, len)
1106 #define MH_ALIGN(m, len)        m_align(m, len)
1107 #define MEXT_ALIGN(m, len)      m_align(m, len)
1108
1109 /*
1110  * Compute the amount of space available before the current start of data in
1111  * an mbuf.
1112  *
1113  * The M_WRITABLE() is a temporary, conservative safety measure: the burden
1114  * of checking writability of the mbuf data area rests solely with the caller.
1115  *
1116  * NB: In previous versions, M_LEADINGSPACE() would only check M_WRITABLE()
1117  * for mbufs with external storage.  We now allow mbuf-embedded data to be
1118  * read-only as well.
1119  */
1120 #define M_LEADINGSPACE(m)                                               \
1121         (M_WRITABLE(m) ? ((m)->m_data - M_START(m)) : 0)
1122
1123 /*
1124  * Compute the amount of space available after the end of data in an mbuf.
1125  *
1126  * The M_WRITABLE() is a temporary, conservative safety measure: the burden
1127  * of checking writability of the mbuf data area rests solely with the caller.
1128  *
1129  * NB: In previous versions, M_TRAILINGSPACE() would only check M_WRITABLE()
1130  * for mbufs with external storage.  We now allow mbuf-embedded data to be
1131  * read-only as well.
1132  */
1133 #define M_TRAILINGSPACE(m)                                              \
1134         (M_WRITABLE(m) ?                                                \
1135             ((M_START(m) + M_SIZE(m)) - ((m)->m_data + (m)->m_len)) : 0)
1136
1137 /*
1138  * Arrange to prepend space of size plen to mbuf m.  If a new mbuf must be
1139  * allocated, how specifies whether to wait.  If the allocation fails, the
1140  * original mbuf chain is freed and m is set to NULL.
1141  */
1142 #define M_PREPEND(m, plen, how) do {                                    \
1143         struct mbuf **_mmp = &(m);                                      \
1144         struct mbuf *_mm = *_mmp;                                       \
1145         int _mplen = (plen);                                            \
1146         int __mhow = (how);                                             \
1147                                                                         \
1148         MBUF_CHECKSLEEP(how);                                           \
1149         if (M_LEADINGSPACE(_mm) >= _mplen) {                            \
1150                 _mm->m_data -= _mplen;                                  \
1151                 _mm->m_len += _mplen;                                   \
1152         } else                                                          \
1153                 _mm = m_prepend(_mm, _mplen, __mhow);                   \
1154         if (_mm != NULL && _mm->m_flags & M_PKTHDR)                     \
1155                 _mm->m_pkthdr.len += _mplen;                            \
1156         *_mmp = _mm;                                                    \
1157 } while (0)
1158
1159 /*
1160  * Change mbuf to new type.  This is a relatively expensive operation and
1161  * should be avoided.
1162  */
1163 #define MCHTYPE(m, t)   m_chtype((m), (t))
1164
1165 /* Return the rcvif of a packet header. */
1166 static __inline struct ifnet *
1167 m_rcvif(struct mbuf *m)
1168 {
1169
1170         M_ASSERTPKTHDR(m);
1171         if (m->m_pkthdr.csum_flags & CSUM_SND_TAG)
1172                 return (NULL);
1173         return (m->m_pkthdr.rcvif);
1174 }
1175
1176 /* Length to m_copy to copy all. */
1177 #define M_COPYALL       1000000000
1178
1179 extern int              max_datalen;    /* MHLEN - max_hdr */
1180 extern int              max_hdr;        /* Largest link + protocol header */
1181 extern int              max_linkhdr;    /* Largest link-level header */
1182 extern int              max_protohdr;   /* Largest protocol header */
1183 extern int              nmbclusters;    /* Maximum number of clusters */
1184 extern bool             mb_use_ext_pgs; /* Use ext_pgs for sendfile */
1185
1186 /*-
1187  * Network packets may have annotations attached by affixing a list of
1188  * "packet tags" to the pkthdr structure.  Packet tags are dynamically
1189  * allocated semi-opaque data structures that have a fixed header
1190  * (struct m_tag) that specifies the size of the memory block and a
1191  * <cookie,type> pair that identifies it.  The cookie is a 32-bit unique
1192  * unsigned value used to identify a module or ABI.  By convention this value
1193  * is chosen as the date+time that the module is created, expressed as the
1194  * number of seconds since the epoch (e.g., using date -u +'%s').  The type
1195  * value is an ABI/module-specific value that identifies a particular
1196  * annotation and is private to the module.  For compatibility with systems
1197  * like OpenBSD that define packet tags w/o an ABI/module cookie, the value
1198  * PACKET_ABI_COMPAT is used to implement m_tag_get and m_tag_find
1199  * compatibility shim functions and several tag types are defined below.
1200  * Users that do not require compatibility should use a private cookie value
1201  * so that packet tag-related definitions can be maintained privately.
1202  *
1203  * Note that the packet tag returned by m_tag_alloc has the default memory
1204  * alignment implemented by malloc.  To reference private data one can use a
1205  * construct like:
1206  *
1207  *      struct m_tag *mtag = m_tag_alloc(...);
1208  *      struct foo *p = (struct foo *)(mtag+1);
1209  *
1210  * if the alignment of struct m_tag is sufficient for referencing members of
1211  * struct foo.  Otherwise it is necessary to embed struct m_tag within the
1212  * private data structure to insure proper alignment; e.g.,
1213  *
1214  *      struct foo {
1215  *              struct m_tag    tag;
1216  *              ...
1217  *      };
1218  *      struct foo *p = (struct foo *) m_tag_alloc(...);
1219  *      struct m_tag *mtag = &p->tag;
1220  */
1221
1222 /*
1223  * Persistent tags stay with an mbuf until the mbuf is reclaimed.  Otherwise
1224  * tags are expected to ``vanish'' when they pass through a network
1225  * interface.  For most interfaces this happens normally as the tags are
1226  * reclaimed when the mbuf is free'd.  However in some special cases
1227  * reclaiming must be done manually.  An example is packets that pass through
1228  * the loopback interface.  Also, one must be careful to do this when
1229  * ``turning around'' packets (e.g., icmp_reflect).
1230  *
1231  * To mark a tag persistent bit-or this flag in when defining the tag id.
1232  * The tag will then be treated as described above.
1233  */
1234 #define MTAG_PERSISTENT                         0x800
1235
1236 #define PACKET_TAG_NONE                         0  /* Nadda */
1237
1238 /* Packet tags for use with PACKET_ABI_COMPAT. */
1239 #define PACKET_TAG_IPSEC_IN_DONE                1  /* IPsec applied, in */
1240 #define PACKET_TAG_IPSEC_OUT_DONE               2  /* IPsec applied, out */
1241 #define PACKET_TAG_IPSEC_IN_CRYPTO_DONE         3  /* NIC IPsec crypto done */
1242 #define PACKET_TAG_IPSEC_OUT_CRYPTO_NEEDED      4  /* NIC IPsec crypto req'ed */
1243 #define PACKET_TAG_IPSEC_IN_COULD_DO_CRYPTO     5  /* NIC notifies IPsec */
1244 #define PACKET_TAG_IPSEC_PENDING_TDB            6  /* Reminder to do IPsec */
1245 #define PACKET_TAG_BRIDGE                       7  /* Bridge processing done */
1246 #define PACKET_TAG_GIF                          8  /* GIF processing done */
1247 #define PACKET_TAG_GRE                          9  /* GRE processing done */
1248 #define PACKET_TAG_IN_PACKET_CHECKSUM           10 /* NIC checksumming done */
1249 #define PACKET_TAG_ENCAP                        11 /* Encap.  processing */
1250 #define PACKET_TAG_IPSEC_SOCKET                 12 /* IPSEC socket ref */
1251 #define PACKET_TAG_IPSEC_HISTORY                13 /* IPSEC history */
1252 #define PACKET_TAG_IPV6_INPUT                   14 /* IPV6 input processing */
1253 #define PACKET_TAG_DUMMYNET                     15 /* dummynet info */
1254 #define PACKET_TAG_DIVERT                       17 /* divert info */
1255 #define PACKET_TAG_IPFORWARD                    18 /* ipforward info */
1256 #define PACKET_TAG_MACLABEL     (19 | MTAG_PERSISTENT) /* MAC label */
1257 #define PACKET_TAG_PF           (21 | MTAG_PERSISTENT) /* PF/ALTQ information */
1258 #define PACKET_TAG_RTSOCKFAM                    25 /* rtsock sa family */
1259 #define PACKET_TAG_IPOPTIONS                    27 /* Saved IP options */
1260 #define PACKET_TAG_CARP                         28 /* CARP info */
1261 #define PACKET_TAG_IPSEC_NAT_T_PORTS            29 /* two uint16_t */
1262 #define PACKET_TAG_ND_OUTGOING                  30 /* ND outgoing */
1263
1264 /* Specific cookies and tags. */
1265
1266 /* Packet tag routines. */
1267 struct m_tag    *m_tag_alloc(u_int32_t, int, int, int);
1268 void             m_tag_delete(struct mbuf *, struct m_tag *);
1269 void             m_tag_delete_chain(struct mbuf *, struct m_tag *);
1270 void             m_tag_free_default(struct m_tag *);
1271 struct m_tag    *m_tag_locate(struct mbuf *, u_int32_t, int, struct m_tag *);
1272 struct m_tag    *m_tag_copy(struct m_tag *, int);
1273 int              m_tag_copy_chain(struct mbuf *, const struct mbuf *, int);
1274 void             m_tag_delete_nonpersistent(struct mbuf *);
1275
1276 /*
1277  * Initialize the list of tags associated with an mbuf.
1278  */
1279 static __inline void
1280 m_tag_init(struct mbuf *m)
1281 {
1282
1283         SLIST_INIT(&m->m_pkthdr.tags);
1284 }
1285
1286 /*
1287  * Set up the contents of a tag.  Note that this does not fill in the free
1288  * method; the caller is expected to do that.
1289  *
1290  * XXX probably should be called m_tag_init, but that was already taken.
1291  */
1292 static __inline void
1293 m_tag_setup(struct m_tag *t, u_int32_t cookie, int type, int len)
1294 {
1295
1296         t->m_tag_id = type;
1297         t->m_tag_len = len;
1298         t->m_tag_cookie = cookie;
1299 }
1300
1301 /*
1302  * Reclaim resources associated with a tag.
1303  */
1304 static __inline void
1305 m_tag_free(struct m_tag *t)
1306 {
1307
1308         (*t->m_tag_free)(t);
1309 }
1310
1311 /*
1312  * Return the first tag associated with an mbuf.
1313  */
1314 static __inline struct m_tag *
1315 m_tag_first(struct mbuf *m)
1316 {
1317
1318         return (SLIST_FIRST(&m->m_pkthdr.tags));
1319 }
1320
1321 /*
1322  * Return the next tag in the list of tags associated with an mbuf.
1323  */
1324 static __inline struct m_tag *
1325 m_tag_next(struct mbuf *m __unused, struct m_tag *t)
1326 {
1327
1328         return (SLIST_NEXT(t, m_tag_link));
1329 }
1330
1331 /*
1332  * Prepend a tag to the list of tags associated with an mbuf.
1333  */
1334 static __inline void
1335 m_tag_prepend(struct mbuf *m, struct m_tag *t)
1336 {
1337
1338         SLIST_INSERT_HEAD(&m->m_pkthdr.tags, t, m_tag_link);
1339 }
1340
1341 /*
1342  * Unlink a tag from the list of tags associated with an mbuf.
1343  */
1344 static __inline void
1345 m_tag_unlink(struct mbuf *m, struct m_tag *t)
1346 {
1347
1348         SLIST_REMOVE(&m->m_pkthdr.tags, t, m_tag, m_tag_link);
1349 }
1350
1351 /* These are for OpenBSD compatibility. */
1352 #define MTAG_ABI_COMPAT         0               /* compatibility ABI */
1353
1354 static __inline struct m_tag *
1355 m_tag_get(int type, int length, int wait)
1356 {
1357         return (m_tag_alloc(MTAG_ABI_COMPAT, type, length, wait));
1358 }
1359
1360 static __inline struct m_tag *
1361 m_tag_find(struct mbuf *m, int type, struct m_tag *start)
1362 {
1363         return (SLIST_EMPTY(&m->m_pkthdr.tags) ? (struct m_tag *)NULL :
1364             m_tag_locate(m, MTAG_ABI_COMPAT, type, start));
1365 }
1366
1367 static inline struct m_snd_tag *
1368 m_snd_tag_ref(struct m_snd_tag *mst)
1369 {
1370
1371         refcount_acquire(&mst->refcount);
1372         return (mst);
1373 }
1374
1375 static inline void
1376 m_snd_tag_rele(struct m_snd_tag *mst)
1377 {
1378
1379         if (refcount_release(&mst->refcount))
1380                 m_snd_tag_destroy(mst);
1381 }
1382
1383 static __inline struct mbuf *
1384 m_free(struct mbuf *m)
1385 {
1386         struct mbuf *n = m->m_next;
1387
1388         MBUF_PROBE1(m__free, m);
1389         if ((m->m_flags & (M_PKTHDR|M_NOFREE)) == (M_PKTHDR|M_NOFREE))
1390                 m_tag_delete_chain(m, NULL);
1391         if (m->m_flags & M_PKTHDR && m->m_pkthdr.csum_flags & CSUM_SND_TAG)
1392                 m_snd_tag_rele(m->m_pkthdr.snd_tag);
1393         if (m->m_flags & M_EXTPG)
1394                 mb_free_extpg(m);
1395         else if (m->m_flags & M_EXT)
1396                 mb_free_ext(m);
1397         else if ((m->m_flags & M_NOFREE) == 0)
1398                 uma_zfree(zone_mbuf, m);
1399         return (n);
1400 }
1401
1402 static __inline int
1403 rt_m_getfib(struct mbuf *m)
1404 {
1405         KASSERT(m->m_flags & M_PKTHDR , ("Attempt to get FIB from non header mbuf."));
1406         return (m->m_pkthdr.fibnum);
1407 }
1408
1409 #define M_GETFIB(_m)   rt_m_getfib(_m)
1410
1411 #define M_SETFIB(_m, _fib) do {                                         \
1412         KASSERT((_m)->m_flags & M_PKTHDR, ("Attempt to set FIB on non header mbuf."));  \
1413         ((_m)->m_pkthdr.fibnum) = (_fib);                               \
1414 } while (0)
1415
1416 /* flags passed as first argument for "m_ether_tcpip_hash()" */
1417 #define MBUF_HASHFLAG_L2        (1 << 2)
1418 #define MBUF_HASHFLAG_L3        (1 << 3)
1419 #define MBUF_HASHFLAG_L4        (1 << 4)
1420
1421 /* mbuf hashing helper routines */
1422 uint32_t        m_ether_tcpip_hash_init(void);
1423 uint32_t        m_ether_tcpip_hash(const uint32_t, const struct mbuf *, const uint32_t);
1424
1425 #ifdef MBUF_PROFILING
1426  void m_profile(struct mbuf *m);
1427  #define M_PROFILE(m) m_profile(m)
1428 #else
1429  #define M_PROFILE(m)
1430 #endif
1431
1432 struct mbufq {
1433         STAILQ_HEAD(, mbuf)     mq_head;
1434         int                     mq_len;
1435         int                     mq_maxlen;
1436 };
1437
1438 static inline void
1439 mbufq_init(struct mbufq *mq, int maxlen)
1440 {
1441
1442         STAILQ_INIT(&mq->mq_head);
1443         mq->mq_maxlen = maxlen;
1444         mq->mq_len = 0;
1445 }
1446
1447 static inline struct mbuf *
1448 mbufq_flush(struct mbufq *mq)
1449 {
1450         struct mbuf *m;
1451
1452         m = STAILQ_FIRST(&mq->mq_head);
1453         STAILQ_INIT(&mq->mq_head);
1454         mq->mq_len = 0;
1455         return (m);
1456 }
1457
1458 static inline void
1459 mbufq_drain(struct mbufq *mq)
1460 {
1461         struct mbuf *m, *n;
1462
1463         n = mbufq_flush(mq);
1464         while ((m = n) != NULL) {
1465                 n = STAILQ_NEXT(m, m_stailqpkt);
1466                 m_freem(m);
1467         }
1468 }
1469
1470 static inline struct mbuf *
1471 mbufq_first(const struct mbufq *mq)
1472 {
1473
1474         return (STAILQ_FIRST(&mq->mq_head));
1475 }
1476
1477 static inline struct mbuf *
1478 mbufq_last(const struct mbufq *mq)
1479 {
1480
1481         return (STAILQ_LAST(&mq->mq_head, mbuf, m_stailqpkt));
1482 }
1483
1484 static inline int
1485 mbufq_full(const struct mbufq *mq)
1486 {
1487
1488         return (mq->mq_maxlen > 0 && mq->mq_len >= mq->mq_maxlen);
1489 }
1490
1491 static inline int
1492 mbufq_len(const struct mbufq *mq)
1493 {
1494
1495         return (mq->mq_len);
1496 }
1497
1498 static inline int
1499 mbufq_enqueue(struct mbufq *mq, struct mbuf *m)
1500 {
1501
1502         if (mbufq_full(mq))
1503                 return (ENOBUFS);
1504         STAILQ_INSERT_TAIL(&mq->mq_head, m, m_stailqpkt);
1505         mq->mq_len++;
1506         return (0);
1507 }
1508
1509 static inline struct mbuf *
1510 mbufq_dequeue(struct mbufq *mq)
1511 {
1512         struct mbuf *m;
1513
1514         m = STAILQ_FIRST(&mq->mq_head);
1515         if (m) {
1516                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&mq->mq_head, m_stailqpkt);
1517                 m->m_nextpkt = NULL;
1518                 mq->mq_len--;
1519         }
1520         return (m);
1521 }
1522
1523 static inline void
1524 mbufq_prepend(struct mbufq *mq, struct mbuf *m)
1525 {
1526
1527         STAILQ_INSERT_HEAD(&mq->mq_head, m, m_stailqpkt);
1528         mq->mq_len++;
1529 }
1530
1531 /*
1532  * Note: this doesn't enforce the maximum list size for dst.
1533  */
1534 static inline void
1535 mbufq_concat(struct mbufq *mq_dst, struct mbufq *mq_src)
1536 {
1537
1538         mq_dst->mq_len += mq_src->mq_len;
1539         STAILQ_CONCAT(&mq_dst->mq_head, &mq_src->mq_head);
1540         mq_src->mq_len = 0;
1541 }
1542
1543 #ifdef _SYS_TIMESPEC_H_
1544 static inline void
1545 mbuf_tstmp2timespec(struct mbuf *m, struct timespec *ts)
1546 {
1547
1548         KASSERT((m->m_flags & M_PKTHDR) != 0, ("mbuf %p no M_PKTHDR", m));
1549         KASSERT((m->m_flags & (M_TSTMP|M_TSTMP_LRO)) != 0, ("mbuf %p no M_TSTMP or M_TSTMP_LRO", m));
1550         ts->tv_sec = m->m_pkthdr.rcv_tstmp / 1000000000;
1551         ts->tv_nsec = m->m_pkthdr.rcv_tstmp % 1000000000;
1552 }
1553 #endif
1554
1555 #ifdef DEBUGNET
1556 /* Invoked from the debugnet client code. */
1557 void    debugnet_mbuf_drain(void);
1558 void    debugnet_mbuf_start(void);
1559 void    debugnet_mbuf_finish(void);
1560 void    debugnet_mbuf_reinit(int nmbuf, int nclust, int clsize);
1561 #endif
1562
1563 static inline bool
1564 mbuf_has_tls_session(struct mbuf *m)
1565 {
1566
1567         if (m->m_flags & M_EXTPG) {
1568                 if (m->m_epg_tls != NULL) {
1569                         return (true);
1570                 }
1571         }
1572         return (false);
1573 }
1574
1575 #endif /* _KERNEL */
1576 #endif /* !_SYS_MBUF_H_ */