]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/sys/mbuf.h
MFV 364467:
[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__getjcl);
69 SDT_PROBE_DECLARE(sdt, , , m__clget);
70 SDT_PROBE_DECLARE(sdt, , , m__cljget);
71 SDT_PROBE_DECLARE(sdt, , , m__cljset);
72 SDT_PROBE_DECLARE(sdt, , , m__free);
73 SDT_PROBE_DECLARE(sdt, , , m__freem);
74
75 #endif /* _KERNEL */
76
77 /*
78  * Mbufs are of a single size, MSIZE (sys/param.h), which includes overhead.
79  * An mbuf may add a single "mbuf cluster" of size MCLBYTES (also in
80  * sys/param.h), which has no additional overhead and is used instead of the
81  * internal data area; this is done when at least MINCLSIZE of data must be
82  * stored.  Additionally, it is possible to allocate a separate buffer
83  * externally and attach it to the mbuf in a way similar to that of mbuf
84  * clusters.
85  *
86  * NB: These calculation do not take actual compiler-induced alignment and
87  * padding inside the complete struct mbuf into account.  Appropriate
88  * attention is required when changing members of struct mbuf.
89  *
90  * MLEN is data length in a normal mbuf.
91  * MHLEN is data length in an mbuf with pktheader.
92  * MINCLSIZE is a smallest amount of data that should be put into cluster.
93  *
94  * Compile-time assertions in uipc_mbuf.c test these values to ensure that
95  * they are sensible.
96  */
97 struct mbuf;
98 #define MHSIZE          offsetof(struct mbuf, m_dat)
99 #define MPKTHSIZE       offsetof(struct mbuf, m_pktdat)
100 #define MLEN            ((int)(MSIZE - MHSIZE))
101 #define MHLEN           ((int)(MSIZE - MPKTHSIZE))
102 #define MINCLSIZE       (MHLEN + 1)
103 #define M_NODOM         255
104
105 #ifdef _KERNEL
106 /*-
107  * Macro for type conversion: convert mbuf pointer to data pointer of correct
108  * type:
109  *
110  * mtod(m, t)   -- Convert mbuf pointer to data pointer of correct type.
111  * mtodo(m, o) -- Same as above but with offset 'o' into data.
112  */
113 #define mtod(m, t)      ((t)((m)->m_data))
114 #define mtodo(m, o)     ((void *)(((m)->m_data) + (o)))
115
116 /*
117  * Argument structure passed to UMA routines during mbuf and packet
118  * allocations.
119  */
120 struct mb_args {
121         int     flags;  /* Flags for mbuf being allocated */
122         short   type;   /* Type of mbuf being allocated */
123 };
124 #endif /* _KERNEL */
125
126 /*
127  * Packet tag structure (see below for details).
128  */
129 struct m_tag {
130         SLIST_ENTRY(m_tag)      m_tag_link;     /* List of packet tags */
131         u_int16_t               m_tag_id;       /* Tag ID */
132         u_int16_t               m_tag_len;      /* Length of data */
133         u_int32_t               m_tag_cookie;   /* ABI/Module ID */
134         void                    (*m_tag_free)(struct m_tag *);
135 };
136
137 /*
138  * Static network interface owned tag.
139  * Allocated through ifp->if_snd_tag_alloc().
140  */
141 struct m_snd_tag {
142         struct ifnet *ifp;              /* network interface tag belongs to */
143         volatile u_int refcount;
144 };
145
146 /*
147  * Record/packet header in first mbuf of chain; valid only if M_PKTHDR is set.
148  * Size ILP32: 48
149  *       LP64: 56
150  * Compile-time assertions in uipc_mbuf.c test these values to ensure that
151  * they are correct.
152  */
153 struct pkthdr {
154         union {
155                 struct m_snd_tag *snd_tag;      /* send tag, if any */
156                 struct ifnet    *rcvif;         /* rcv interface */
157         };
158         SLIST_HEAD(packet_tags, m_tag) tags; /* list of packet tags */
159         int32_t          len;           /* total packet length */
160
161         /* Layer crossing persistent information. */
162         uint32_t         flowid;        /* packet's 4-tuple system */
163         uint32_t         csum_flags;    /* checksum and offload features */
164         uint16_t         fibnum;        /* this packet should use this fib */
165         uint8_t          numa_domain;   /* NUMA domain of recvd pkt */
166         uint8_t          rsstype;       /* hash type */
167         union {
168                 uint64_t        rcv_tstmp;      /* timestamp in ns */
169                 struct {
170                         uint8_t          l2hlen;        /* layer 2 hdr len */
171                         uint8_t          l3hlen;        /* layer 3 hdr len */
172                         uint8_t          l4hlen;        /* layer 4 hdr len */
173                         uint8_t          l5hlen;        /* layer 5 hdr len */
174                         uint32_t         spare;
175                 };
176         };
177         union {
178                 uint8_t  eight[8];
179                 uint16_t sixteen[4];
180                 uint32_t thirtytwo[2];
181                 uint64_t sixtyfour[1];
182                 uintptr_t unintptr[1];
183                 void    *ptr;
184         } PH_per;
185
186         /* Layer specific non-persistent local storage for reassembly, etc. */
187         union {
188                 uint8_t  eight[8];
189                 uint16_t sixteen[4];
190                 uint32_t thirtytwo[2];
191                 uint64_t sixtyfour[1];
192                 uintptr_t unintptr[1];
193                 void    *ptr;
194         } PH_loc;
195 };
196 #define ether_vtag      PH_per.sixteen[0]
197 #define PH_vt           PH_per
198 #define vt_nrecs        sixteen[0]        /* mld and v6-ND */
199 #define tso_segsz       PH_per.sixteen[1] /* inbound after LRO */
200 #define lro_nsegs       tso_segsz         /* inbound after LRO */
201 #define csum_data       PH_per.thirtytwo[1] /* inbound from hardware up */
202 #define lro_len         PH_loc.sixteen[0] /* inbound during LRO (no reassembly) */
203 #define lro_csum        PH_loc.sixteen[1] /* inbound during LRO (no reassembly) */
204 /* Note PH_loc is used during IP reassembly (all 8 bytes as a ptr) */
205
206 /*
207  * TLS records for TLS 1.0-1.2 can have the following header lengths:
208  * - 5 (AES-CBC with implicit IV)
209  * - 21 (AES-CBC with explicit IV)
210  * - 13 (AES-GCM with 8 byte explicit IV)
211  */
212 #define MBUF_PEXT_HDR_LEN       23
213
214 /*
215  * TLS records for TLS 1.0-1.2 can have the following maximum trailer
216  * lengths:
217  * - 16 (AES-GCM)
218  * - 36 (AES-CBC with SHA1 and up to 16 bytes of padding)
219  * - 48 (AES-CBC with SHA2-256 and up to 16 bytes of padding)
220  * - 64 (AES-CBC with SHA2-384 and up to 16 bytes of padding)
221  */
222 #define MBUF_PEXT_TRAIL_LEN     64
223
224 #if defined(__LP64__)
225 #define MBUF_PEXT_MAX_PGS (40 / sizeof(vm_paddr_t))
226 #else
227 #define MBUF_PEXT_MAX_PGS (72 / sizeof(vm_paddr_t))
228 #endif
229
230 #define MBUF_PEXT_MAX_BYTES                                             \
231     (MBUF_PEXT_MAX_PGS * PAGE_SIZE + MBUF_PEXT_HDR_LEN + MBUF_PEXT_TRAIL_LEN)
232
233 struct ktls_session;
234 struct socket;
235
236 /*
237  * Description of external storage mapped into mbuf; valid only if M_EXT is
238  * set.
239  * Size ILP32: 28
240  *       LP64: 48
241  * Compile-time assertions in uipc_mbuf.c test these values to ensure that
242  * they are correct.
243  */
244 typedef void m_ext_free_t(struct mbuf *);
245 struct m_ext {
246         union {
247                 /*
248                  * If EXT_FLAG_EMBREF is set, then we use refcount in the
249                  * mbuf, the 'ext_count' member.  Otherwise, we have a
250                  * shadow copy and we use pointer 'ext_cnt'.  The original
251                  * mbuf is responsible to carry the pointer to free routine
252                  * and its arguments.  They aren't copied into shadows in
253                  * mb_dupcl() to avoid dereferencing next cachelines.
254                  */
255                 volatile u_int   ext_count;
256                 volatile u_int  *ext_cnt;
257         };
258         uint32_t         ext_size;      /* size of buffer, for ext_free */
259         uint32_t         ext_type:8,    /* type of external storage */
260                          ext_flags:24;  /* external storage mbuf flags */
261         union {
262                 struct {
263                         /*
264                          * Regular M_EXT mbuf:
265                          * o ext_buf always points to the external buffer.
266                          * o ext_free (below) and two optional arguments
267                          *   ext_arg1 and ext_arg2 store the free context for
268                          *   the external storage.  They are set only in the
269                          *   refcount carrying mbuf, the one with
270                          *   EXT_FLAG_EMBREF flag, with exclusion for
271                          *   EXT_EXTREF type, where the free context is copied
272                          *   into all mbufs that use same external storage.
273                          */
274                         char    *ext_buf;       /* start of buffer */
275 #define m_ext_copylen   offsetof(struct m_ext, ext_arg2)
276                         void    *ext_arg2;
277                 };
278                 struct {
279                         /*
280                          * Multi-page M_EXTPG mbuf:
281                          * o extpg_pa - page vector.
282                          * o extpg_trail and extpg_hdr - TLS trailer and
283                          *   header.
284                          * Uses ext_free and may also use ext_arg1.
285                          */
286                         vm_paddr_t      extpg_pa[MBUF_PEXT_MAX_PGS];
287                         char            extpg_trail[MBUF_PEXT_TRAIL_LEN];
288                         char            extpg_hdr[MBUF_PEXT_HDR_LEN];
289                         /* Pretend these 3 fields are part of mbuf itself. */
290 #define m_epg_pa        m_ext.extpg_pa
291 #define m_epg_trail     m_ext.extpg_trail
292 #define m_epg_hdr       m_ext.extpg_hdr
293 #define m_epg_ext_copylen       offsetof(struct m_ext, ext_free)
294                 };
295         };
296         /*
297          * Free method and optional argument pointer, both
298          * used by M_EXT and M_EXTPG.
299          */
300         m_ext_free_t    *ext_free;
301         void            *ext_arg1;
302 };
303
304 /*
305  * The core of the mbuf object along with some shortcut defines for practical
306  * purposes.
307  */
308 struct mbuf {
309         /*
310          * Header present at the beginning of every mbuf.
311          * Size ILP32: 24
312          *      LP64: 32
313          * Compile-time assertions in uipc_mbuf.c test these values to ensure
314          * that they are correct.
315          */
316         union { /* next buffer in chain */
317                 struct mbuf             *m_next;
318                 SLIST_ENTRY(mbuf)       m_slist;
319                 STAILQ_ENTRY(mbuf)      m_stailq;
320         };
321         union { /* next chain in queue/record */
322                 struct mbuf             *m_nextpkt;
323                 SLIST_ENTRY(mbuf)       m_slistpkt;
324                 STAILQ_ENTRY(mbuf)      m_stailqpkt;
325         };
326         caddr_t          m_data;        /* location of data */
327         int32_t          m_len;         /* amount of data in this mbuf */
328         uint32_t         m_type:8,      /* type of data in this mbuf */
329                          m_flags:24;    /* flags; see below */
330 #if !defined(__LP64__)
331         uint32_t         m_pad;         /* pad for 64bit alignment */
332 #endif
333
334         /*
335          * A set of optional headers (packet header, external storage header)
336          * and internal data storage.  Historically, these arrays were sized
337          * to MHLEN (space left after a packet header) and MLEN (space left
338          * after only a regular mbuf header); they are now variable size in
339          * order to support future work on variable-size mbufs.
340          */
341         union {
342                 struct {
343                         union {
344                                 /* M_PKTHDR set. */
345                                 struct pkthdr   m_pkthdr;
346
347                                 /* M_EXTPG set.
348                                  * Multi-page M_EXTPG mbuf has its meta data
349                                  * split between the below anonymous structure
350                                  * and m_ext.  It carries vector of pages,
351                                  * optional header and trailer char vectors
352                                  * and pointers to socket/TLS data.
353                                  */
354 #define m_epg_startcopy         m_epg_npgs
355 #define m_epg_endcopy           m_epg_stailq
356                                 struct {
357                                         /* Overall count of pages and count of
358                                          * pages with I/O pending. */
359                                         uint8_t m_epg_npgs;
360                                         uint8_t m_epg_nrdy;
361                                         /* TLS header and trailer lengths.
362                                          * The data itself resides in m_ext. */
363                                         uint8_t m_epg_hdrlen;
364                                         uint8_t m_epg_trllen;
365                                         /* Offset into 1st page and length of
366                                          * data in the last page. */
367                                         uint16_t m_epg_1st_off;
368                                         uint16_t m_epg_last_len;
369                                         uint8_t m_epg_flags;
370 #define EPG_FLAG_ANON   0x1     /* Data can be encrypted in place. */
371 #define EPG_FLAG_2FREE  0x2     /* Scheduled for free. */
372                                         uint8_t m_epg_record_type;
373                                         uint8_t __spare[2];
374                                         int     m_epg_enc_cnt;
375                                         struct ktls_session *m_epg_tls;
376                                         struct socket   *m_epg_so;
377                                         uint64_t        m_epg_seqno;
378                                         STAILQ_ENTRY(mbuf) m_epg_stailq;
379                                 };
380                         };
381                         union {
382                                 /* M_EXT or M_EXTPG set. */
383                                 struct m_ext    m_ext;
384                                 /* M_PKTHDR set, neither M_EXT nor M_EXTPG. */
385                                 char            m_pktdat[0];
386                         };
387                 };
388                 char    m_dat[0];                       /* !M_PKTHDR, !M_EXT */
389         };
390 };
391
392 #ifdef _KERNEL
393 static inline int
394 m_epg_pagelen(const struct mbuf *m, int pidx, int pgoff)
395 {
396
397         KASSERT(pgoff == 0 || pidx == 0,
398             ("page %d with non-zero offset %d in %p", pidx, pgoff, m));
399
400         if (pidx == m->m_epg_npgs - 1) {
401                 return (m->m_epg_last_len);
402         } else {
403                 return (PAGE_SIZE - pgoff);
404         }
405 }
406
407 #ifdef INVARIANTS
408 #define MCHECK(ex, msg) KASSERT((ex),                           \
409             ("Multi page mbuf %p with " #msg " at %s:%d",       \
410             m, __FILE__, __LINE__))
411 /*
412  * NB: This expects a non-empty buffer (npgs > 0 and
413  * last_pg_len > 0).
414  */
415 #define MBUF_EXT_PGS_ASSERT_SANITY(m)   do {                            \
416         MCHECK(m->m_epg_npgs > 0, "no valid pages");            \
417         MCHECK(m->m_epg_npgs <= nitems(m->m_epg_pa),            \
418             "too many pages");                                          \
419         MCHECK(m->m_epg_nrdy <= m->m_epg_npgs,                  \
420             "too many ready pages");                                    \
421         MCHECK(m->m_epg_1st_off < PAGE_SIZE,                    \
422                 "too large page offset");                               \
423         MCHECK(m->m_epg_last_len > 0, "zero last page length"); \
424         MCHECK(m->m_epg_last_len <= PAGE_SIZE,                  \
425             "too large last page length");                              \
426         if (m->m_epg_npgs == 1)                                 \
427                 MCHECK(m->m_epg_1st_off +                       \
428                     m->m_epg_last_len <=         PAGE_SIZE,             \
429                     "single page too large");                           \
430         MCHECK(m->m_epg_hdrlen <= sizeof(m->m_epg_hdr),         \
431             "too large header length");                                 \
432         MCHECK(m->m_epg_trllen <= sizeof(m->m_epg_trail),       \
433             "too large header length");                                 \
434 } while (0)
435 #else
436 #define MBUF_EXT_PGS_ASSERT_SANITY(m)   do {} while (0);
437 #endif
438 #endif
439
440 /*
441  * mbuf flags of global significance and layer crossing.
442  * Those of only protocol/layer specific significance are to be mapped
443  * to M_PROTO[1-11] and cleared at layer handoff boundaries.
444  * NB: Limited to the lower 24 bits.
445  */
446 #define M_EXT           0x00000001 /* has associated external storage */
447 #define M_PKTHDR        0x00000002 /* start of record */
448 #define M_EOR           0x00000004 /* end of record */
449 #define M_RDONLY        0x00000008 /* associated data is marked read-only */
450 #define M_BCAST         0x00000010 /* send/received as link-level broadcast */
451 #define M_MCAST         0x00000020 /* send/received as link-level multicast */
452 #define M_PROMISC       0x00000040 /* packet was not for us */
453 #define M_VLANTAG       0x00000080 /* ether_vtag is valid */
454 #define M_EXTPG         0x00000100 /* has array of unmapped pages and TLS */
455 #define M_NOFREE        0x00000200 /* do not free mbuf, embedded in cluster */
456 #define M_TSTMP         0x00000400 /* rcv_tstmp field is valid */
457 #define M_TSTMP_HPREC   0x00000800 /* rcv_tstmp is high-prec, typically
458                                       hw-stamped on port (useful for IEEE 1588
459                                       and 802.1AS) */
460 #define M_TSTMP_LRO     0x00001000 /* Time LRO pushed in pkt is valid in (PH_loc) */
461
462 #define M_PROTO1        0x00002000 /* protocol-specific */
463 #define M_PROTO2        0x00004000 /* protocol-specific */
464 #define M_PROTO3        0x00008000 /* protocol-specific */
465 #define M_PROTO4        0x00010000 /* protocol-specific */
466 #define M_PROTO5        0x00020000 /* protocol-specific */
467 #define M_PROTO6        0x00040000 /* protocol-specific */
468 #define M_PROTO7        0x00080000 /* protocol-specific */
469 #define M_PROTO8        0x00100000 /* protocol-specific */
470 #define M_PROTO9        0x00200000 /* protocol-specific */
471 #define M_PROTO10       0x00400000 /* protocol-specific */
472 #define M_PROTO11       0x00800000 /* protocol-specific */
473
474 #define MB_DTOR_SKIP    0x1     /* don't pollute the cache by touching a freed mbuf */
475
476 /*
477  * Flags to purge when crossing layers.
478  */
479 #define M_PROTOFLAGS \
480     (M_PROTO1|M_PROTO2|M_PROTO3|M_PROTO4|M_PROTO5|M_PROTO6|M_PROTO7|M_PROTO8|\
481      M_PROTO9|M_PROTO10|M_PROTO11)
482
483 /*
484  * Flags preserved when copying m_pkthdr.
485  */
486 #define M_COPYFLAGS \
487     (M_PKTHDR|M_EOR|M_RDONLY|M_BCAST|M_MCAST|M_PROMISC|M_VLANTAG|M_TSTMP| \
488      M_TSTMP_HPREC|M_TSTMP_LRO|M_PROTOFLAGS)
489
490 /*
491  * Mbuf flag description for use with printf(9) %b identifier.
492  */
493 #define M_FLAG_BITS \
494     "\20\1M_EXT\2M_PKTHDR\3M_EOR\4M_RDONLY\5M_BCAST\6M_MCAST" \
495     "\7M_PROMISC\10M_VLANTAG\11M_EXTPG\12M_NOFREE\13M_TSTMP\14M_TSTMP_HPREC\15M_TSTMP_LRO"
496 #define M_FLAG_PROTOBITS \
497     "\16M_PROTO1\17M_PROTO2\20M_PROTO3\21M_PROTO4" \
498     "\22M_PROTO5\23M_PROTO6\24M_PROTO7\25M_PROTO8\26M_PROTO9" \
499     "\27M_PROTO10\28M_PROTO11"
500 #define M_FLAG_PRINTF (M_FLAG_BITS M_FLAG_PROTOBITS)
501
502 /*
503  * Network interface cards are able to hash protocol fields (such as IPv4
504  * addresses and TCP port numbers) classify packets into flows.  These flows
505  * can then be used to maintain ordering while delivering packets to the OS
506  * via parallel input queues, as well as to provide a stateless affinity
507  * model.  NIC drivers can pass up the hash via m->m_pkthdr.flowid, and set
508  * m_flag fields to indicate how the hash should be interpreted by the
509  * network stack.
510  *
511  * Most NICs support RSS, which provides ordering and explicit affinity, and
512  * use the hash m_flag bits to indicate what header fields were covered by
513  * the hash.  M_HASHTYPE_OPAQUE and M_HASHTYPE_OPAQUE_HASH can be set by non-
514  * RSS cards or configurations that provide an opaque flow identifier, allowing
515  * for ordering and distribution without explicit affinity.  Additionally,
516  * M_HASHTYPE_OPAQUE_HASH indicates that the flow identifier has hash
517  * properties.
518  *
519  * The meaning of the IPV6_EX suffix:
520  * "o  Home address from the home address option in the IPv6 destination
521  *     options header.  If the extension header is not present, use the Source
522  *     IPv6 Address.
523  *  o  IPv6 address that is contained in the Routing-Header-Type-2 from the
524  *     associated extension header.  If the extension header is not present,
525  *     use the Destination IPv6 Address."
526  * Quoted from:
527  * https://docs.microsoft.com/en-us/windows-hardware/drivers/network/rss-hashing-types#ndishashipv6ex
528  */
529 #define M_HASHTYPE_HASHPROP             0x80    /* has hash properties */
530 #define M_HASHTYPE_HASH(t)              (M_HASHTYPE_HASHPROP | (t))
531 /* Microsoft RSS standard hash types */
532 #define M_HASHTYPE_NONE                 0
533 #define M_HASHTYPE_RSS_IPV4             M_HASHTYPE_HASH(1) /* IPv4 2-tuple */
534 #define M_HASHTYPE_RSS_TCP_IPV4         M_HASHTYPE_HASH(2) /* TCPv4 4-tuple */
535 #define M_HASHTYPE_RSS_IPV6             M_HASHTYPE_HASH(3) /* IPv6 2-tuple */
536 #define M_HASHTYPE_RSS_TCP_IPV6         M_HASHTYPE_HASH(4) /* TCPv6 4-tuple */
537 #define M_HASHTYPE_RSS_IPV6_EX          M_HASHTYPE_HASH(5) /* IPv6 2-tuple +
538                                                             * ext hdrs */
539 #define M_HASHTYPE_RSS_TCP_IPV6_EX      M_HASHTYPE_HASH(6) /* TCPv6 4-tuple +
540                                                             * ext hdrs */
541 #define M_HASHTYPE_RSS_UDP_IPV4         M_HASHTYPE_HASH(7) /* IPv4 UDP 4-tuple*/
542 #define M_HASHTYPE_RSS_UDP_IPV6         M_HASHTYPE_HASH(9) /* IPv6 UDP 4-tuple*/
543 #define M_HASHTYPE_RSS_UDP_IPV6_EX      M_HASHTYPE_HASH(10)/* IPv6 UDP 4-tuple +
544                                                             * ext hdrs */
545
546 #define M_HASHTYPE_OPAQUE               63      /* ordering, not affinity */
547 #define M_HASHTYPE_OPAQUE_HASH          M_HASHTYPE_HASH(M_HASHTYPE_OPAQUE)
548                                                 /* ordering+hash, not affinity*/
549
550 #define M_HASHTYPE_CLEAR(m)     ((m)->m_pkthdr.rsstype = 0)
551 #define M_HASHTYPE_GET(m)       ((m)->m_pkthdr.rsstype)
552 #define M_HASHTYPE_SET(m, v)    ((m)->m_pkthdr.rsstype = (v))
553 #define M_HASHTYPE_TEST(m, v)   (M_HASHTYPE_GET(m) == (v))
554 #define M_HASHTYPE_ISHASH(m)    (M_HASHTYPE_GET(m) & M_HASHTYPE_HASHPROP)
555
556 /*
557  * External mbuf storage buffer types.
558  */
559 #define EXT_CLUSTER     1       /* mbuf cluster */
560 #define EXT_SFBUF       2       /* sendfile(2)'s sf_buf */
561 #define EXT_JUMBOP      3       /* jumbo cluster page sized */
562 #define EXT_JUMBO9      4       /* jumbo cluster 9216 bytes */
563 #define EXT_JUMBO16     5       /* jumbo cluster 16184 bytes */
564 #define EXT_PACKET      6       /* mbuf+cluster from packet zone */
565 #define EXT_MBUF        7       /* external mbuf reference */
566 #define EXT_RXRING      8       /* data in NIC receive ring */
567
568 #define EXT_VENDOR1     224     /* for vendor-internal use */
569 #define EXT_VENDOR2     225     /* for vendor-internal use */
570 #define EXT_VENDOR3     226     /* for vendor-internal use */
571 #define EXT_VENDOR4     227     /* for vendor-internal use */
572
573 #define EXT_EXP1        244     /* for experimental use */
574 #define EXT_EXP2        245     /* for experimental use */
575 #define EXT_EXP3        246     /* for experimental use */
576 #define EXT_EXP4        247     /* for experimental use */
577
578 #define EXT_NET_DRV     252     /* custom ext_buf provided by net driver(s) */
579 #define EXT_MOD_TYPE    253     /* custom module's ext_buf type */
580 #define EXT_DISPOSABLE  254     /* can throw this buffer away w/page flipping */
581 #define EXT_EXTREF      255     /* has externally maintained ext_cnt ptr */
582
583 /*
584  * Flags for external mbuf buffer types.
585  * NB: limited to the lower 24 bits.
586  */
587 #define EXT_FLAG_EMBREF         0x000001        /* embedded ext_count */
588 #define EXT_FLAG_EXTREF         0x000002        /* external ext_cnt, notyet */
589
590 #define EXT_FLAG_NOFREE         0x000010        /* don't free mbuf to pool, notyet */
591
592 #define EXT_FLAG_VENDOR1        0x010000        /* These flags are vendor */
593 #define EXT_FLAG_VENDOR2        0x020000        /* or submodule specific, */
594 #define EXT_FLAG_VENDOR3        0x040000        /* not used by mbuf code. */
595 #define EXT_FLAG_VENDOR4        0x080000        /* Set/read by submodule. */
596
597 #define EXT_FLAG_EXP1           0x100000        /* for experimental use */
598 #define EXT_FLAG_EXP2           0x200000        /* for experimental use */
599 #define EXT_FLAG_EXP3           0x400000        /* for experimental use */
600 #define EXT_FLAG_EXP4           0x800000        /* for experimental use */
601
602 /*
603  * EXT flag description for use with printf(9) %b identifier.
604  */
605 #define EXT_FLAG_BITS \
606     "\20\1EXT_FLAG_EMBREF\2EXT_FLAG_EXTREF\5EXT_FLAG_NOFREE" \
607     "\21EXT_FLAG_VENDOR1\22EXT_FLAG_VENDOR2\23EXT_FLAG_VENDOR3" \
608     "\24EXT_FLAG_VENDOR4\25EXT_FLAG_EXP1\26EXT_FLAG_EXP2\27EXT_FLAG_EXP3" \
609     "\30EXT_FLAG_EXP4"
610
611 /*
612  * Flags indicating checksum, segmentation and other offload work to be
613  * done, or already done, by hardware or lower layers.  It is split into
614  * separate inbound and outbound flags.
615  *
616  * Outbound flags that are set by upper protocol layers requesting lower
617  * layers, or ideally the hardware, to perform these offloading tasks.
618  * For outbound packets this field and its flags can be directly tested
619  * against ifnet if_hwassist.
620  */
621 #define CSUM_IP                 0x00000001      /* IP header checksum offload */
622 #define CSUM_IP_UDP             0x00000002      /* UDP checksum offload */
623 #define CSUM_IP_TCP             0x00000004      /* TCP checksum offload */
624 #define CSUM_IP_SCTP            0x00000008      /* SCTP checksum offload */
625 #define CSUM_IP_TSO             0x00000010      /* TCP segmentation offload */
626 #define CSUM_IP_ISCSI           0x00000020      /* iSCSI checksum offload */
627
628 #define CSUM_IP6_UDP            0x00000200      /* UDP checksum offload */
629 #define CSUM_IP6_TCP            0x00000400      /* TCP checksum offload */
630 #define CSUM_IP6_SCTP           0x00000800      /* SCTP checksum offload */
631 #define CSUM_IP6_TSO            0x00001000      /* TCP segmentation offload */
632 #define CSUM_IP6_ISCSI          0x00002000      /* iSCSI checksum offload */
633
634 /* Inbound checksum support where the checksum was verified by hardware. */
635 #define CSUM_L3_CALC            0x01000000      /* calculated layer 3 csum */
636 #define CSUM_L3_VALID           0x02000000      /* checksum is correct */
637 #define CSUM_L4_CALC            0x04000000      /* calculated layer 4 csum */
638 #define CSUM_L4_VALID           0x08000000      /* checksum is correct */
639 #define CSUM_L5_CALC            0x10000000      /* calculated layer 5 csum */
640 #define CSUM_L5_VALID           0x20000000      /* checksum is correct */
641 #define CSUM_COALESCED          0x40000000      /* contains merged segments */
642
643 #define CSUM_SND_TAG            0x80000000      /* Packet header has send tag */
644
645 /*
646  * CSUM flag description for use with printf(9) %b identifier.
647  */
648 #define CSUM_BITS \
649     "\20\1CSUM_IP\2CSUM_IP_UDP\3CSUM_IP_TCP\4CSUM_IP_SCTP\5CSUM_IP_TSO" \
650     "\6CSUM_IP_ISCSI" \
651     "\12CSUM_IP6_UDP\13CSUM_IP6_TCP\14CSUM_IP6_SCTP\15CSUM_IP6_TSO" \
652     "\16CSUM_IP6_ISCSI" \
653     "\31CSUM_L3_CALC\32CSUM_L3_VALID\33CSUM_L4_CALC\34CSUM_L4_VALID" \
654     "\35CSUM_L5_CALC\36CSUM_L5_VALID\37CSUM_COALESCED\40CSUM_SND_TAG"
655
656 /* CSUM flags compatibility mappings. */
657 #define CSUM_IP_CHECKED         CSUM_L3_CALC
658 #define CSUM_IP_VALID           CSUM_L3_VALID
659 #define CSUM_DATA_VALID         CSUM_L4_VALID
660 #define CSUM_PSEUDO_HDR         CSUM_L4_CALC
661 #define CSUM_SCTP_VALID         CSUM_L4_VALID
662 #define CSUM_DELAY_DATA         (CSUM_TCP|CSUM_UDP)
663 #define CSUM_DELAY_IP           CSUM_IP         /* Only v4, no v6 IP hdr csum */
664 #define CSUM_DELAY_DATA_IPV6    (CSUM_TCP_IPV6|CSUM_UDP_IPV6)
665 #define CSUM_DATA_VALID_IPV6    CSUM_DATA_VALID
666 #define CSUM_TCP                CSUM_IP_TCP
667 #define CSUM_UDP                CSUM_IP_UDP
668 #define CSUM_SCTP               CSUM_IP_SCTP
669 #define CSUM_TSO                (CSUM_IP_TSO|CSUM_IP6_TSO)
670 #define CSUM_UDP_IPV6           CSUM_IP6_UDP
671 #define CSUM_TCP_IPV6           CSUM_IP6_TCP
672 #define CSUM_SCTP_IPV6          CSUM_IP6_SCTP
673
674 /*
675  * mbuf types describing the content of the mbuf (including external storage).
676  */
677 #define MT_NOTMBUF      0       /* USED INTERNALLY ONLY! Object is not mbuf */
678 #define MT_DATA         1       /* dynamic (data) allocation */
679 #define MT_HEADER       MT_DATA /* packet header, use M_PKTHDR instead */
680
681 #define MT_VENDOR1      4       /* for vendor-internal use */
682 #define MT_VENDOR2      5       /* for vendor-internal use */
683 #define MT_VENDOR3      6       /* for vendor-internal use */
684 #define MT_VENDOR4      7       /* for vendor-internal use */
685
686 #define MT_SONAME       8       /* socket name */
687
688 #define MT_EXP1         9       /* for experimental use */
689 #define MT_EXP2         10      /* for experimental use */
690 #define MT_EXP3         11      /* for experimental use */
691 #define MT_EXP4         12      /* for experimental use */
692
693 #define MT_CONTROL      14      /* extra-data protocol message */
694 #define MT_EXTCONTROL   15      /* control message with externalized contents */
695 #define MT_OOBDATA      16      /* expedited data  */
696
697 #define MT_NOINIT       255     /* Not a type but a flag to allocate
698                                    a non-initialized mbuf */
699
700 /*
701  * String names of mbuf-related UMA(9) and malloc(9) types.  Exposed to
702  * !_KERNEL so that monitoring tools can look up the zones with
703  * libmemstat(3).
704  */
705 #define MBUF_MEM_NAME           "mbuf"
706 #define MBUF_CLUSTER_MEM_NAME   "mbuf_cluster"
707 #define MBUF_PACKET_MEM_NAME    "mbuf_packet"
708 #define MBUF_JUMBOP_MEM_NAME    "mbuf_jumbo_page"
709 #define MBUF_JUMBO9_MEM_NAME    "mbuf_jumbo_9k"
710 #define MBUF_JUMBO16_MEM_NAME   "mbuf_jumbo_16k"
711 #define MBUF_TAG_MEM_NAME       "mbuf_tag"
712 #define MBUF_EXTREFCNT_MEM_NAME "mbuf_ext_refcnt"
713 #define MBUF_EXTPGS_MEM_NAME    "mbuf_extpgs"
714
715 #ifdef _KERNEL
716
717 #ifdef WITNESS
718 #define MBUF_CHECKSLEEP(how) do {                                       \
719         if (how == M_WAITOK)                                            \
720                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,         \
721                     "Sleeping in \"%s\"", __func__);                    \
722 } while (0)
723 #else
724 #define MBUF_CHECKSLEEP(how)
725 #endif
726
727 /*
728  * Network buffer allocation API
729  *
730  * The rest of it is defined in kern/kern_mbuf.c
731  */
732 extern uma_zone_t       zone_mbuf;
733 extern uma_zone_t       zone_clust;
734 extern uma_zone_t       zone_pack;
735 extern uma_zone_t       zone_jumbop;
736 extern uma_zone_t       zone_jumbo9;
737 extern uma_zone_t       zone_jumbo16;
738 extern uma_zone_t       zone_extpgs;
739
740 void             mb_dupcl(struct mbuf *, struct mbuf *);
741 void             mb_free_ext(struct mbuf *);
742 void             mb_free_extpg(struct mbuf *);
743 void             mb_free_mext_pgs(struct mbuf *);
744 struct mbuf     *mb_alloc_ext_pgs(int, m_ext_free_t);
745 struct mbuf     *mb_alloc_ext_plus_pages(int, int);
746 struct mbuf     *mb_mapped_to_unmapped(struct mbuf *, int, int, int,
747                     struct mbuf **);
748 int              mb_unmapped_compress(struct mbuf *m);
749 struct mbuf     *mb_unmapped_to_ext(struct mbuf *m);
750 void             mb_free_notready(struct mbuf *m, int count);
751 void             m_adj(struct mbuf *, int);
752 int              m_apply(struct mbuf *, int, int,
753                     int (*)(void *, void *, u_int), void *);
754 int              m_append(struct mbuf *, int, c_caddr_t);
755 void             m_cat(struct mbuf *, struct mbuf *);
756 void             m_catpkt(struct mbuf *, struct mbuf *);
757 int              m_clget(struct mbuf *m, int how);
758 void            *m_cljget(struct mbuf *m, int how, int size);
759 struct mbuf     *m_collapse(struct mbuf *, int, int);
760 void             m_copyback(struct mbuf *, int, int, c_caddr_t);
761 void             m_copydata(const struct mbuf *, int, int, caddr_t);
762 struct mbuf     *m_copym(struct mbuf *, int, int, int);
763 struct mbuf     *m_copypacket(struct mbuf *, int);
764 void             m_copy_pkthdr(struct mbuf *, struct mbuf *);
765 struct mbuf     *m_copyup(struct mbuf *, int, int);
766 struct mbuf     *m_defrag(struct mbuf *, int);
767 void             m_demote_pkthdr(struct mbuf *);
768 void             m_demote(struct mbuf *, int, int);
769 struct mbuf     *m_devget(char *, int, int, struct ifnet *,
770                     void (*)(char *, caddr_t, u_int));
771 void             m_dispose_extcontrolm(struct mbuf *m);
772 struct mbuf     *m_dup(const struct mbuf *, int);
773 int              m_dup_pkthdr(struct mbuf *, const struct mbuf *, int);
774 void             m_extadd(struct mbuf *, char *, u_int, m_ext_free_t,
775                     void *, void *, int, int);
776 u_int            m_fixhdr(struct mbuf *);
777 struct mbuf     *m_fragment(struct mbuf *, int, int);
778 void             m_freem(struct mbuf *);
779 struct mbuf     *m_get2(int, int, short, int);
780 struct mbuf     *m_getjcl(int, short, int, int);
781 struct mbuf     *m_getm2(struct mbuf *, int, int, short, int);
782 struct mbuf     *m_getptr(struct mbuf *, int, int *);
783 u_int            m_length(struct mbuf *, struct mbuf **);
784 int              m_mbuftouio(struct uio *, const struct mbuf *, int);
785 int              m_unmappedtouio(const struct mbuf *, int, struct uio *, int);
786 void             m_move_pkthdr(struct mbuf *, struct mbuf *);
787 int              m_pkthdr_init(struct mbuf *, int);
788 struct mbuf     *m_prepend(struct mbuf *, int, int);
789 void             m_print(const struct mbuf *, int);
790 struct mbuf     *m_pulldown(struct mbuf *, int, int, int *);
791 struct mbuf     *m_pullup(struct mbuf *, int);
792 int              m_sanity(struct mbuf *, int);
793 struct mbuf     *m_split(struct mbuf *, int, int);
794 struct mbuf     *m_uiotombuf(struct uio *, int, int, int, int);
795 struct mbuf     *m_unshare(struct mbuf *, int);
796 void             m_snd_tag_init(struct m_snd_tag *, struct ifnet *);
797 void             m_snd_tag_destroy(struct m_snd_tag *);
798
799 static __inline int
800 m_gettype(int size)
801 {
802         int type;
803
804         switch (size) {
805         case MSIZE:
806                 type = EXT_MBUF;
807                 break;
808         case MCLBYTES:
809                 type = EXT_CLUSTER;
810                 break;
811 #if MJUMPAGESIZE != MCLBYTES
812         case MJUMPAGESIZE:
813                 type = EXT_JUMBOP;
814                 break;
815 #endif
816         case MJUM9BYTES:
817                 type = EXT_JUMBO9;
818                 break;
819         case MJUM16BYTES:
820                 type = EXT_JUMBO16;
821                 break;
822         default:
823                 panic("%s: invalid cluster size %d", __func__, size);
824         }
825
826         return (type);
827 }
828
829 /*
830  * Associated an external reference counted buffer with an mbuf.
831  */
832 static __inline void
833 m_extaddref(struct mbuf *m, char *buf, u_int size, u_int *ref_cnt,
834     m_ext_free_t freef, void *arg1, void *arg2)
835 {
836
837         KASSERT(ref_cnt != NULL, ("%s: ref_cnt not provided", __func__));
838
839         atomic_add_int(ref_cnt, 1);
840         m->m_flags |= M_EXT;
841         m->m_ext.ext_buf = buf;
842         m->m_ext.ext_cnt = ref_cnt;
843         m->m_data = m->m_ext.ext_buf;
844         m->m_ext.ext_size = size;
845         m->m_ext.ext_free = freef;
846         m->m_ext.ext_arg1 = arg1;
847         m->m_ext.ext_arg2 = arg2;
848         m->m_ext.ext_type = EXT_EXTREF;
849         m->m_ext.ext_flags = 0;
850 }
851
852 static __inline uma_zone_t
853 m_getzone(int size)
854 {
855         uma_zone_t zone;
856
857         switch (size) {
858         case MCLBYTES:
859                 zone = zone_clust;
860                 break;
861 #if MJUMPAGESIZE != MCLBYTES
862         case MJUMPAGESIZE:
863                 zone = zone_jumbop;
864                 break;
865 #endif
866         case MJUM9BYTES:
867                 zone = zone_jumbo9;
868                 break;
869         case MJUM16BYTES:
870                 zone = zone_jumbo16;
871                 break;
872         default:
873                 panic("%s: invalid cluster size %d", __func__, size);
874         }
875
876         return (zone);
877 }
878
879 /*
880  * Initialize an mbuf with linear storage.
881  *
882  * Inline because the consumer text overhead will be roughly the same to
883  * initialize or call a function with this many parameters and M_PKTHDR
884  * should go away with constant propagation for !MGETHDR.
885  */
886 static __inline int
887 m_init(struct mbuf *m, int how, short type, int flags)
888 {
889         int error;
890
891         m->m_next = NULL;
892         m->m_nextpkt = NULL;
893         m->m_data = m->m_dat;
894         m->m_len = 0;
895         m->m_flags = flags;
896         m->m_type = type;
897         if (flags & M_PKTHDR)
898                 error = m_pkthdr_init(m, how);
899         else
900                 error = 0;
901
902         MBUF_PROBE5(m__init, m, how, type, flags, error);
903         return (error);
904 }
905
906 static __inline struct mbuf *
907 m_get(int how, short type)
908 {
909         struct mbuf *m;
910         struct mb_args args;
911
912         args.flags = 0;
913         args.type = type;
914         m = uma_zalloc_arg(zone_mbuf, &args, how);
915         MBUF_PROBE3(m__get, how, type, m);
916         return (m);
917 }
918
919 static __inline struct mbuf *
920 m_gethdr(int how, short type)
921 {
922         struct mbuf *m;
923         struct mb_args args;
924
925         args.flags = M_PKTHDR;
926         args.type = type;
927         m = uma_zalloc_arg(zone_mbuf, &args, how);
928         MBUF_PROBE3(m__gethdr, how, type, m);
929         return (m);
930 }
931
932 static __inline struct mbuf *
933 m_getcl(int how, short type, int flags)
934 {
935         struct mbuf *m;
936         struct mb_args args;
937
938         args.flags = flags;
939         args.type = type;
940         m = uma_zalloc_arg(zone_pack, &args, how);
941         MBUF_PROBE4(m__getcl, how, type, flags, m);
942         return (m);
943 }
944
945 /*
946  * XXX: m_cljset() is a dangerous API.  One must attach only a new,
947  * unreferenced cluster to an mbuf(9).  It is not possible to assert
948  * that, so care can be taken only by users of the API.
949  */
950 static __inline void
951 m_cljset(struct mbuf *m, void *cl, int type)
952 {
953         int size;
954
955         switch (type) {
956         case EXT_CLUSTER:
957                 size = MCLBYTES;
958                 break;
959 #if MJUMPAGESIZE != MCLBYTES
960         case EXT_JUMBOP:
961                 size = MJUMPAGESIZE;
962                 break;
963 #endif
964         case EXT_JUMBO9:
965                 size = MJUM9BYTES;
966                 break;
967         case EXT_JUMBO16:
968                 size = MJUM16BYTES;
969                 break;
970         default:
971                 panic("%s: unknown cluster type %d", __func__, type);
972                 break;
973         }
974
975         m->m_data = m->m_ext.ext_buf = cl;
976         m->m_ext.ext_free = m->m_ext.ext_arg1 = m->m_ext.ext_arg2 = NULL;
977         m->m_ext.ext_size = size;
978         m->m_ext.ext_type = type;
979         m->m_ext.ext_flags = EXT_FLAG_EMBREF;
980         m->m_ext.ext_count = 1;
981         m->m_flags |= M_EXT;
982         MBUF_PROBE3(m__cljset, m, cl, type);
983 }
984
985 static __inline void
986 m_chtype(struct mbuf *m, short new_type)
987 {
988
989         m->m_type = new_type;
990 }
991
992 static __inline void
993 m_clrprotoflags(struct mbuf *m)
994 {
995
996         while (m) {
997                 m->m_flags &= ~M_PROTOFLAGS;
998                 m = m->m_next;
999         }
1000 }
1001
1002 static __inline struct mbuf *
1003 m_last(struct mbuf *m)
1004 {
1005
1006         while (m->m_next)
1007                 m = m->m_next;
1008         return (m);
1009 }
1010
1011 static inline u_int
1012 m_extrefcnt(struct mbuf *m)
1013 {
1014
1015         KASSERT(m->m_flags & M_EXT, ("%s: M_EXT missing", __func__));
1016
1017         return ((m->m_ext.ext_flags & EXT_FLAG_EMBREF) ? m->m_ext.ext_count :
1018             *m->m_ext.ext_cnt);
1019 }
1020
1021 /*
1022  * mbuf, cluster, and external object allocation macros (for compatibility
1023  * purposes).
1024  */
1025 #define M_MOVE_PKTHDR(to, from) m_move_pkthdr((to), (from))
1026 #define MGET(m, how, type)      ((m) = m_get((how), (type)))
1027 #define MGETHDR(m, how, type)   ((m) = m_gethdr((how), (type)))
1028 #define MCLGET(m, how)          m_clget((m), (how))
1029 #define MEXTADD(m, buf, size, free, arg1, arg2, flags, type)            \
1030     m_extadd((m), (char *)(buf), (size), (free), (arg1), (arg2),        \
1031     (flags), (type))
1032 #define m_getm(m, len, how, type)                                       \
1033     m_getm2((m), (len), (how), (type), M_PKTHDR)
1034
1035 /*
1036  * Evaluate TRUE if it's safe to write to the mbuf m's data region (this can
1037  * be both the local data payload, or an external buffer area, depending on
1038  * whether M_EXT is set).
1039  */
1040 #define M_WRITABLE(m)   (((m)->m_flags & (M_RDONLY | M_EXTPG)) == 0 &&  \
1041                          (!(((m)->m_flags & M_EXT)) ||                  \
1042                          (m_extrefcnt(m) == 1)))
1043
1044 /* Check if the supplied mbuf has a packet header, or else panic. */
1045 #define M_ASSERTPKTHDR(m)                                               \
1046         KASSERT((m) != NULL && (m)->m_flags & M_PKTHDR,                 \
1047             ("%s: no mbuf packet header!", __func__))
1048
1049 /* Check if mbuf is multipage. */
1050 #define M_ASSERTEXTPG(m)                                                \
1051         KASSERT(((m)->m_flags & (M_EXTPG|M_PKTHDR)) == M_EXTPG,         \
1052             ("%s: m %p is not multipage!", __func__, m))
1053
1054 /*
1055  * Ensure that the supplied mbuf is a valid, non-free mbuf.
1056  *
1057  * XXX: Broken at the moment.  Need some UMA magic to make it work again.
1058  */
1059 #define M_ASSERTVALID(m)                                                \
1060         KASSERT((((struct mbuf *)m)->m_flags & 0) == 0,                 \
1061             ("%s: attempted use of a free mbuf!", __func__))
1062
1063 /*
1064  * Return the address of the start of the buffer associated with an mbuf,
1065  * handling external storage, packet-header mbufs, and regular data mbufs.
1066  */
1067 #define M_START(m)                                                      \
1068         (((m)->m_flags & M_EXTPG) ? NULL :                              \
1069          ((m)->m_flags & M_EXT) ? (m)->m_ext.ext_buf :                  \
1070          ((m)->m_flags & M_PKTHDR) ? &(m)->m_pktdat[0] :                \
1071          &(m)->m_dat[0])
1072
1073 /*
1074  * Return the size of the buffer associated with an mbuf, handling external
1075  * storage, packet-header mbufs, and regular data mbufs.
1076  */
1077 #define M_SIZE(m)                                                       \
1078         (((m)->m_flags & M_EXT) ? (m)->m_ext.ext_size :                 \
1079          ((m)->m_flags & M_PKTHDR) ? MHLEN :                            \
1080          MLEN)
1081
1082 /*
1083  * Set the m_data pointer of a newly allocated mbuf to place an object of the
1084  * specified size at the end of the mbuf, longword aligned.
1085  *
1086  * NB: Historically, we had M_ALIGN(), MH_ALIGN(), and MEXT_ALIGN() as
1087  * separate macros, each asserting that it was called at the proper moment.
1088  * This required callers to themselves test the storage type and call the
1089  * right one.  Rather than require callers to be aware of those layout
1090  * decisions, we centralize here.
1091  */
1092 static __inline void
1093 m_align(struct mbuf *m, int len)
1094 {
1095 #ifdef INVARIANTS
1096         const char *msg = "%s: not a virgin mbuf";
1097 #endif
1098         int adjust;
1099
1100         KASSERT(m->m_data == M_START(m), (msg, __func__));
1101
1102         adjust = M_SIZE(m) - len;
1103         m->m_data += adjust &~ (sizeof(long)-1);
1104 }
1105
1106 #define M_ALIGN(m, len)         m_align(m, len)
1107 #define MH_ALIGN(m, len)        m_align(m, len)
1108 #define MEXT_ALIGN(m, len)      m_align(m, len)
1109
1110 /*
1111  * Compute the amount of space available before the current start of data in
1112  * an mbuf.
1113  *
1114  * The M_WRITABLE() is a temporary, conservative safety measure: the burden
1115  * of checking writability of the mbuf data area rests solely with the caller.
1116  *
1117  * NB: In previous versions, M_LEADINGSPACE() would only check M_WRITABLE()
1118  * for mbufs with external storage.  We now allow mbuf-embedded data to be
1119  * read-only as well.
1120  */
1121 #define M_LEADINGSPACE(m)                                               \
1122         (M_WRITABLE(m) ? ((m)->m_data - M_START(m)) : 0)
1123
1124 /*
1125  * Compute the amount of space available after the end of data in an mbuf.
1126  *
1127  * The M_WRITABLE() is a temporary, conservative safety measure: the burden
1128  * of checking writability of the mbuf data area rests solely with the caller.
1129  *
1130  * NB: In previous versions, M_TRAILINGSPACE() would only check M_WRITABLE()
1131  * for mbufs with external storage.  We now allow mbuf-embedded data to be
1132  * read-only as well.
1133  */
1134 #define M_TRAILINGSPACE(m)                                              \
1135         (M_WRITABLE(m) ?                                                \
1136             ((M_START(m) + M_SIZE(m)) - ((m)->m_data + (m)->m_len)) : 0)
1137
1138 /*
1139  * Arrange to prepend space of size plen to mbuf m.  If a new mbuf must be
1140  * allocated, how specifies whether to wait.  If the allocation fails, the
1141  * original mbuf chain is freed and m is set to NULL.
1142  */
1143 #define M_PREPEND(m, plen, how) do {                                    \
1144         struct mbuf **_mmp = &(m);                                      \
1145         struct mbuf *_mm = *_mmp;                                       \
1146         int _mplen = (plen);                                            \
1147         int __mhow = (how);                                             \
1148                                                                         \
1149         MBUF_CHECKSLEEP(how);                                           \
1150         if (M_LEADINGSPACE(_mm) >= _mplen) {                            \
1151                 _mm->m_data -= _mplen;                                  \
1152                 _mm->m_len += _mplen;                                   \
1153         } else                                                          \
1154                 _mm = m_prepend(_mm, _mplen, __mhow);                   \
1155         if (_mm != NULL && _mm->m_flags & M_PKTHDR)                     \
1156                 _mm->m_pkthdr.len += _mplen;                            \
1157         *_mmp = _mm;                                                    \
1158 } while (0)
1159
1160 /*
1161  * Change mbuf to new type.  This is a relatively expensive operation and
1162  * should be avoided.
1163  */
1164 #define MCHTYPE(m, t)   m_chtype((m), (t))
1165
1166 /* Return the rcvif of a packet header. */
1167 static __inline struct ifnet *
1168 m_rcvif(struct mbuf *m)
1169 {
1170
1171         M_ASSERTPKTHDR(m);
1172         if (m->m_pkthdr.csum_flags & CSUM_SND_TAG)
1173                 return (NULL);
1174         return (m->m_pkthdr.rcvif);
1175 }
1176
1177 /* Length to m_copy to copy all. */
1178 #define M_COPYALL       1000000000
1179
1180 extern int              max_datalen;    /* MHLEN - max_hdr */
1181 extern int              max_hdr;        /* Largest link + protocol header */
1182 extern int              max_linkhdr;    /* Largest link-level header */
1183 extern int              max_protohdr;   /* Largest protocol header */
1184 extern int              nmbclusters;    /* Maximum number of clusters */
1185 extern bool             mb_use_ext_pgs; /* Use ext_pgs for sendfile */
1186
1187 /*-
1188  * Network packets may have annotations attached by affixing a list of
1189  * "packet tags" to the pkthdr structure.  Packet tags are dynamically
1190  * allocated semi-opaque data structures that have a fixed header
1191  * (struct m_tag) that specifies the size of the memory block and a
1192  * <cookie,type> pair that identifies it.  The cookie is a 32-bit unique
1193  * unsigned value used to identify a module or ABI.  By convention this value
1194  * is chosen as the date+time that the module is created, expressed as the
1195  * number of seconds since the epoch (e.g., using date -u +'%s').  The type
1196  * value is an ABI/module-specific value that identifies a particular
1197  * annotation and is private to the module.  For compatibility with systems
1198  * like OpenBSD that define packet tags w/o an ABI/module cookie, the value
1199  * PACKET_ABI_COMPAT is used to implement m_tag_get and m_tag_find
1200  * compatibility shim functions and several tag types are defined below.
1201  * Users that do not require compatibility should use a private cookie value
1202  * so that packet tag-related definitions can be maintained privately.
1203  *
1204  * Note that the packet tag returned by m_tag_alloc has the default memory
1205  * alignment implemented by malloc.  To reference private data one can use a
1206  * construct like:
1207  *
1208  *      struct m_tag *mtag = m_tag_alloc(...);
1209  *      struct foo *p = (struct foo *)(mtag+1);
1210  *
1211  * if the alignment of struct m_tag is sufficient for referencing members of
1212  * struct foo.  Otherwise it is necessary to embed struct m_tag within the
1213  * private data structure to insure proper alignment; e.g.,
1214  *
1215  *      struct foo {
1216  *              struct m_tag    tag;
1217  *              ...
1218  *      };
1219  *      struct foo *p = (struct foo *) m_tag_alloc(...);
1220  *      struct m_tag *mtag = &p->tag;
1221  */
1222
1223 /*
1224  * Persistent tags stay with an mbuf until the mbuf is reclaimed.  Otherwise
1225  * tags are expected to ``vanish'' when they pass through a network
1226  * interface.  For most interfaces this happens normally as the tags are
1227  * reclaimed when the mbuf is free'd.  However in some special cases
1228  * reclaiming must be done manually.  An example is packets that pass through
1229  * the loopback interface.  Also, one must be careful to do this when
1230  * ``turning around'' packets (e.g., icmp_reflect).
1231  *
1232  * To mark a tag persistent bit-or this flag in when defining the tag id.
1233  * The tag will then be treated as described above.
1234  */
1235 #define MTAG_PERSISTENT                         0x800
1236
1237 #define PACKET_TAG_NONE                         0  /* Nadda */
1238
1239 /* Packet tags for use with PACKET_ABI_COMPAT. */
1240 #define PACKET_TAG_IPSEC_IN_DONE                1  /* IPsec applied, in */
1241 #define PACKET_TAG_IPSEC_OUT_DONE               2  /* IPsec applied, out */
1242 #define PACKET_TAG_IPSEC_IN_CRYPTO_DONE         3  /* NIC IPsec crypto done */
1243 #define PACKET_TAG_IPSEC_OUT_CRYPTO_NEEDED      4  /* NIC IPsec crypto req'ed */
1244 #define PACKET_TAG_IPSEC_IN_COULD_DO_CRYPTO     5  /* NIC notifies IPsec */
1245 #define PACKET_TAG_IPSEC_PENDING_TDB            6  /* Reminder to do IPsec */
1246 #define PACKET_TAG_BRIDGE                       7  /* Bridge processing done */
1247 #define PACKET_TAG_GIF                          8  /* GIF processing done */
1248 #define PACKET_TAG_GRE                          9  /* GRE processing done */
1249 #define PACKET_TAG_IN_PACKET_CHECKSUM           10 /* NIC checksumming done */
1250 #define PACKET_TAG_ENCAP                        11 /* Encap.  processing */
1251 #define PACKET_TAG_IPSEC_SOCKET                 12 /* IPSEC socket ref */
1252 #define PACKET_TAG_IPSEC_HISTORY                13 /* IPSEC history */
1253 #define PACKET_TAG_IPV6_INPUT                   14 /* IPV6 input processing */
1254 #define PACKET_TAG_DUMMYNET                     15 /* dummynet info */
1255 #define PACKET_TAG_DIVERT                       17 /* divert info */
1256 #define PACKET_TAG_IPFORWARD                    18 /* ipforward info */
1257 #define PACKET_TAG_MACLABEL     (19 | MTAG_PERSISTENT) /* MAC label */
1258 #define PACKET_TAG_PF           (21 | MTAG_PERSISTENT) /* PF/ALTQ information */
1259 #define PACKET_TAG_RTSOCKFAM                    25 /* rtsock sa family */
1260 #define PACKET_TAG_IPOPTIONS                    27 /* Saved IP options */
1261 #define PACKET_TAG_CARP                         28 /* CARP info */
1262 #define PACKET_TAG_IPSEC_NAT_T_PORTS            29 /* two uint16_t */
1263 #define PACKET_TAG_ND_OUTGOING                  30 /* ND outgoing */
1264
1265 /* Specific cookies and tags. */
1266
1267 /* Packet tag routines. */
1268 struct m_tag    *m_tag_alloc(u_int32_t, int, int, int);
1269 void             m_tag_delete(struct mbuf *, struct m_tag *);
1270 void             m_tag_delete_chain(struct mbuf *, struct m_tag *);
1271 void             m_tag_free_default(struct m_tag *);
1272 struct m_tag    *m_tag_locate(struct mbuf *, u_int32_t, int, struct m_tag *);
1273 struct m_tag    *m_tag_copy(struct m_tag *, int);
1274 int              m_tag_copy_chain(struct mbuf *, const struct mbuf *, int);
1275 void             m_tag_delete_nonpersistent(struct mbuf *);
1276
1277 /*
1278  * Initialize the list of tags associated with an mbuf.
1279  */
1280 static __inline void
1281 m_tag_init(struct mbuf *m)
1282 {
1283
1284         SLIST_INIT(&m->m_pkthdr.tags);
1285 }
1286
1287 /*
1288  * Set up the contents of a tag.  Note that this does not fill in the free
1289  * method; the caller is expected to do that.
1290  *
1291  * XXX probably should be called m_tag_init, but that was already taken.
1292  */
1293 static __inline void
1294 m_tag_setup(struct m_tag *t, u_int32_t cookie, int type, int len)
1295 {
1296
1297         t->m_tag_id = type;
1298         t->m_tag_len = len;
1299         t->m_tag_cookie = cookie;
1300 }
1301
1302 /*
1303  * Reclaim resources associated with a tag.
1304  */
1305 static __inline void
1306 m_tag_free(struct m_tag *t)
1307 {
1308
1309         (*t->m_tag_free)(t);
1310 }
1311
1312 /*
1313  * Return the first tag associated with an mbuf.
1314  */
1315 static __inline struct m_tag *
1316 m_tag_first(struct mbuf *m)
1317 {
1318
1319         return (SLIST_FIRST(&m->m_pkthdr.tags));
1320 }
1321
1322 /*
1323  * Return the next tag in the list of tags associated with an mbuf.
1324  */
1325 static __inline struct m_tag *
1326 m_tag_next(struct mbuf *m __unused, struct m_tag *t)
1327 {
1328
1329         return (SLIST_NEXT(t, m_tag_link));
1330 }
1331
1332 /*
1333  * Prepend a tag to the list of tags associated with an mbuf.
1334  */
1335 static __inline void
1336 m_tag_prepend(struct mbuf *m, struct m_tag *t)
1337 {
1338
1339         SLIST_INSERT_HEAD(&m->m_pkthdr.tags, t, m_tag_link);
1340 }
1341
1342 /*
1343  * Unlink a tag from the list of tags associated with an mbuf.
1344  */
1345 static __inline void
1346 m_tag_unlink(struct mbuf *m, struct m_tag *t)
1347 {
1348
1349         SLIST_REMOVE(&m->m_pkthdr.tags, t, m_tag, m_tag_link);
1350 }
1351
1352 /* These are for OpenBSD compatibility. */
1353 #define MTAG_ABI_COMPAT         0               /* compatibility ABI */
1354
1355 static __inline struct m_tag *
1356 m_tag_get(int type, int length, int wait)
1357 {
1358         return (m_tag_alloc(MTAG_ABI_COMPAT, type, length, wait));
1359 }
1360
1361 static __inline struct m_tag *
1362 m_tag_find(struct mbuf *m, int type, struct m_tag *start)
1363 {
1364         return (SLIST_EMPTY(&m->m_pkthdr.tags) ? (struct m_tag *)NULL :
1365             m_tag_locate(m, MTAG_ABI_COMPAT, type, start));
1366 }
1367
1368 static inline struct m_snd_tag *
1369 m_snd_tag_ref(struct m_snd_tag *mst)
1370 {
1371
1372         refcount_acquire(&mst->refcount);
1373         return (mst);
1374 }
1375
1376 static inline void
1377 m_snd_tag_rele(struct m_snd_tag *mst)
1378 {
1379
1380         if (refcount_release(&mst->refcount))
1381                 m_snd_tag_destroy(mst);
1382 }
1383
1384 static __inline struct mbuf *
1385 m_free(struct mbuf *m)
1386 {
1387         struct mbuf *n = m->m_next;
1388
1389         MBUF_PROBE1(m__free, m);
1390         if ((m->m_flags & (M_PKTHDR|M_NOFREE)) == (M_PKTHDR|M_NOFREE))
1391                 m_tag_delete_chain(m, NULL);
1392         if (m->m_flags & M_PKTHDR && m->m_pkthdr.csum_flags & CSUM_SND_TAG)
1393                 m_snd_tag_rele(m->m_pkthdr.snd_tag);
1394         if (m->m_flags & M_EXTPG)
1395                 mb_free_extpg(m);
1396         else if (m->m_flags & M_EXT)
1397                 mb_free_ext(m);
1398         else if ((m->m_flags & M_NOFREE) == 0)
1399                 uma_zfree(zone_mbuf, m);
1400         return (n);
1401 }
1402
1403 static __inline int
1404 rt_m_getfib(struct mbuf *m)
1405 {
1406         KASSERT(m->m_flags & M_PKTHDR , ("Attempt to get FIB from non header mbuf."));
1407         return (m->m_pkthdr.fibnum);
1408 }
1409
1410 #define M_GETFIB(_m)   rt_m_getfib(_m)
1411
1412 #define M_SETFIB(_m, _fib) do {                                         \
1413         KASSERT((_m)->m_flags & M_PKTHDR, ("Attempt to set FIB on non header mbuf."));  \
1414         ((_m)->m_pkthdr.fibnum) = (_fib);                               \
1415 } while (0)
1416
1417 /* flags passed as first argument for "m_ether_tcpip_hash()" */
1418 #define MBUF_HASHFLAG_L2        (1 << 2)
1419 #define MBUF_HASHFLAG_L3        (1 << 3)
1420 #define MBUF_HASHFLAG_L4        (1 << 4)
1421
1422 /* mbuf hashing helper routines */
1423 uint32_t        m_ether_tcpip_hash_init(void);
1424 uint32_t        m_ether_tcpip_hash(const uint32_t, const struct mbuf *, const uint32_t);
1425
1426 #ifdef MBUF_PROFILING
1427  void m_profile(struct mbuf *m);
1428  #define M_PROFILE(m) m_profile(m)
1429 #else
1430  #define M_PROFILE(m)
1431 #endif
1432
1433 struct mbufq {
1434         STAILQ_HEAD(, mbuf)     mq_head;
1435         int                     mq_len;
1436         int                     mq_maxlen;
1437 };
1438
1439 static inline void
1440 mbufq_init(struct mbufq *mq, int maxlen)
1441 {
1442
1443         STAILQ_INIT(&mq->mq_head);
1444         mq->mq_maxlen = maxlen;
1445         mq->mq_len = 0;
1446 }
1447
1448 static inline struct mbuf *
1449 mbufq_flush(struct mbufq *mq)
1450 {
1451         struct mbuf *m;
1452
1453         m = STAILQ_FIRST(&mq->mq_head);
1454         STAILQ_INIT(&mq->mq_head);
1455         mq->mq_len = 0;
1456         return (m);
1457 }
1458
1459 static inline void
1460 mbufq_drain(struct mbufq *mq)
1461 {
1462         struct mbuf *m, *n;
1463
1464         n = mbufq_flush(mq);
1465         while ((m = n) != NULL) {
1466                 n = STAILQ_NEXT(m, m_stailqpkt);
1467                 m_freem(m);
1468         }
1469 }
1470
1471 static inline struct mbuf *
1472 mbufq_first(const struct mbufq *mq)
1473 {
1474
1475         return (STAILQ_FIRST(&mq->mq_head));
1476 }
1477
1478 static inline struct mbuf *
1479 mbufq_last(const struct mbufq *mq)
1480 {
1481
1482         return (STAILQ_LAST(&mq->mq_head, mbuf, m_stailqpkt));
1483 }
1484
1485 static inline int
1486 mbufq_full(const struct mbufq *mq)
1487 {
1488
1489         return (mq->mq_maxlen > 0 && mq->mq_len >= mq->mq_maxlen);
1490 }
1491
1492 static inline int
1493 mbufq_len(const struct mbufq *mq)
1494 {
1495
1496         return (mq->mq_len);
1497 }
1498
1499 static inline int
1500 mbufq_enqueue(struct mbufq *mq, struct mbuf *m)
1501 {
1502
1503         if (mbufq_full(mq))
1504                 return (ENOBUFS);
1505         STAILQ_INSERT_TAIL(&mq->mq_head, m, m_stailqpkt);
1506         mq->mq_len++;
1507         return (0);
1508 }
1509
1510 static inline struct mbuf *
1511 mbufq_dequeue(struct mbufq *mq)
1512 {
1513         struct mbuf *m;
1514
1515         m = STAILQ_FIRST(&mq->mq_head);
1516         if (m) {
1517                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&mq->mq_head, m_stailqpkt);
1518                 m->m_nextpkt = NULL;
1519                 mq->mq_len--;
1520         }
1521         return (m);
1522 }
1523
1524 static inline void
1525 mbufq_prepend(struct mbufq *mq, struct mbuf *m)
1526 {
1527
1528         STAILQ_INSERT_HEAD(&mq->mq_head, m, m_stailqpkt);
1529         mq->mq_len++;
1530 }
1531
1532 /*
1533  * Note: this doesn't enforce the maximum list size for dst.
1534  */
1535 static inline void
1536 mbufq_concat(struct mbufq *mq_dst, struct mbufq *mq_src)
1537 {
1538
1539         mq_dst->mq_len += mq_src->mq_len;
1540         STAILQ_CONCAT(&mq_dst->mq_head, &mq_src->mq_head);
1541         mq_src->mq_len = 0;
1542 }
1543
1544 #ifdef _SYS_TIMESPEC_H_
1545 static inline void
1546 mbuf_tstmp2timespec(struct mbuf *m, struct timespec *ts)
1547 {
1548
1549         KASSERT((m->m_flags & M_PKTHDR) != 0, ("mbuf %p no M_PKTHDR", m));
1550         KASSERT((m->m_flags & (M_TSTMP|M_TSTMP_LRO)) != 0, ("mbuf %p no M_TSTMP or M_TSTMP_LRO", m));
1551         ts->tv_sec = m->m_pkthdr.rcv_tstmp / 1000000000;
1552         ts->tv_nsec = m->m_pkthdr.rcv_tstmp % 1000000000;
1553 }
1554 #endif
1555
1556 #ifdef DEBUGNET
1557 /* Invoked from the debugnet client code. */
1558 void    debugnet_mbuf_drain(void);
1559 void    debugnet_mbuf_start(void);
1560 void    debugnet_mbuf_finish(void);
1561 void    debugnet_mbuf_reinit(int nmbuf, int nclust, int clsize);
1562 #endif
1563
1564 static inline bool
1565 mbuf_has_tls_session(struct mbuf *m)
1566 {
1567
1568         if (m->m_flags & M_EXTPG) {
1569                 if (m->m_epg_tls != NULL) {
1570                         return (true);
1571                 }
1572         }
1573         return (false);
1574 }
1575
1576 #endif /* _KERNEL */
1577 #endif /* !_SYS_MBUF_H_ */