]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/9.0.git/blob - share/man/man9/mbuf.9
Copy stable/9 to releng/9.0 as part of the FreeBSD 9.0-RELEASE release
[FreeBSD/releng/9.0.git] / share / man / man9 / mbuf.9
1 .\" Copyright (c) 2000 FreeBSD Inc.
2 .\" All rights reserved.
3 .\"
4 .\" Redistribution and use in source and binary forms, with or without
5 .\" modification, are permitted provided that the following conditions
6 .\" are met:
7 .\" 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
8 .\"    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
9 .\" 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
10 .\"    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
11 .\"    documentation and/or other materials provided with the distribution.
12 .\"
13 .\" THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
14 .\" ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
15 .\" IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
16 .\" ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL [your name] OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
17 .\" FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
18 .\" DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
19 .\" OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
20 .\" HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
21 .\" LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
22 .\" OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
23 .\" SUCH DAMAGE.
24 .\"
25 .\" $FreeBSD$
26 .\"
27 .Dd April 18, 2011
28 .Dt MBUF 9
29 .Os
30 .\"
31 .Sh NAME
32 .Nm mbuf
33 .Nd "memory management in the kernel IPC subsystem"
34 .\"
35 .Sh SYNOPSIS
36 .In sys/param.h
37 .In sys/systm.h
38 .In sys/mbuf.h
39 .\"
40 .Ss Mbuf allocation macros
41 .Fn MGET "struct mbuf *mbuf" "int how" "short type"
42 .Fn MGETHDR "struct mbuf *mbuf" "int how" "short type"
43 .Fn MCLGET "struct mbuf *mbuf" "int how"
44 .Fo MEXTADD
45 .Fa "struct mbuf *mbuf"
46 .Fa "caddr_t buf"
47 .Fa "u_int size"
48 .Fa "void (*free)(void *opt_arg1, void *opt_arg2)"
49 .Fa "void *opt_arg1"
50 .Fa "void *opt_arg2"
51 .Fa "short flags"
52 .Fa "int type"
53 .Fc
54 .Fn MEXTFREE "struct mbuf *mbuf"
55 .Fn MFREE "struct mbuf *mbuf" "struct mbuf *successor"
56 .\"
57 .Ss Mbuf utility macros
58 .Fn mtod "struct mbuf *mbuf" "type"
59 .Fn M_ALIGN "struct mbuf *mbuf" "u_int len"
60 .Fn MH_ALIGN "struct mbuf *mbuf" "u_int len"
61 .Ft int
62 .Fn M_LEADINGSPACE "struct mbuf *mbuf"
63 .Ft int
64 .Fn M_TRAILINGSPACE "struct mbuf *mbuf"
65 .Fn M_MOVE_PKTHDR "struct mbuf *to" "struct mbuf *from"
66 .Fn M_PREPEND "struct mbuf *mbuf" "int len" "int how"
67 .Fn MCHTYPE "struct mbuf *mbuf" "u_int type"
68 .Ft int
69 .Fn M_WRITABLE "struct mbuf *mbuf"
70 .\"
71 .Ss Mbuf allocation functions
72 .Ft struct mbuf *
73 .Fn m_get "int how" "int type"
74 .Ft struct mbuf *
75 .Fn m_getm "struct mbuf *orig" "int len" "int how" "int type"
76 .Ft struct mbuf *
77 .Fn m_getcl "int how" "short type" "int flags"
78 .Ft struct mbuf *
79 .Fn m_getclr "int how" "int type"
80 .Ft struct mbuf *
81 .Fn m_gethdr "int how" "int type"
82 .Ft struct mbuf *
83 .Fn m_free "struct mbuf *mbuf"
84 .Ft void
85 .Fn m_freem "struct mbuf *mbuf"
86 .\"
87 .Ss Mbuf utility functions
88 .Ft void
89 .Fn m_adj "struct mbuf *mbuf" "int len"
90 .Ft void
91 .Fn m_align "struct mbuf *mbuf" "int len"
92 .Ft int
93 .Fn m_append "struct mbuf *mbuf" "int len" "c_caddr_t cp"
94 .Ft struct mbuf *
95 .Fn m_prepend "struct mbuf *mbuf" "int len" "int how"
96 .Ft struct mbuf *
97 .Fn m_copyup "struct mbuf *mbuf" "int len" "int dstoff"
98 .Ft struct mbuf *
99 .Fn m_pullup "struct mbuf *mbuf" "int len"
100 .Ft struct mbuf *
101 .Fn m_pulldown "struct mbuf *mbuf" "int offset" "int len" "int *offsetp"
102 .Ft struct mbuf *
103 .Fn m_copym "struct mbuf *mbuf" "int offset" "int len" "int how"
104 .Ft struct mbuf *
105 .Fn m_copypacket "struct mbuf *mbuf" "int how"
106 .Ft struct mbuf *
107 .Fn m_dup "struct mbuf *mbuf" "int how"
108 .Ft void
109 .Fn m_copydata "const struct mbuf *mbuf" "int offset" "int len" "caddr_t buf"
110 .Ft void
111 .Fn m_copyback "struct mbuf *mbuf" "int offset" "int len" "caddr_t buf"
112 .Ft struct mbuf *
113 .Fo m_devget
114 .Fa "char *buf"
115 .Fa "int len"
116 .Fa "int offset"
117 .Fa "struct ifnet *ifp"
118 .Fa "void (*copy)(char *from, caddr_t to, u_int len)"
119 .Fc
120 .Ft void
121 .Fn m_cat "struct mbuf *m" "struct mbuf *n"
122 .Ft u_int
123 .Fn m_fixhdr "struct mbuf *mbuf"
124 .Ft void
125 .Fn m_dup_pkthdr "struct mbuf *to" "struct mbuf *from"
126 .Ft void
127 .Fn m_move_pkthdr "struct mbuf *to" "struct mbuf *from"
128 .Ft u_int
129 .Fn m_length "struct mbuf *mbuf" "struct mbuf **last"
130 .Ft struct mbuf *
131 .Fn m_split "struct mbuf *mbuf" "int len" "int how"
132 .Ft int
133 .Fn m_apply "struct mbuf *mbuf" "int off" "int len" "int (*f)(void *arg, void *data, u_int len)" "void *arg"
134 .Ft struct mbuf *
135 .Fn m_getptr "struct mbuf *mbuf" "int loc" "int *off"
136 .Ft struct mbuf *
137 .Fn m_defrag "struct mbuf *m0" "int how"
138 .Ft struct mbuf *
139 .Fn m_unshare "struct mbuf *m0" "int how"
140 .\"
141 .Sh DESCRIPTION
142 An
143 .Vt mbuf
144 is a basic unit of memory management in the kernel IPC subsystem.
145 Network packets and socket buffers are stored in
146 .Vt mbufs .
147 A network packet may span multiple
148 .Vt mbufs
149 arranged into a
150 .Vt mbuf chain
151 (linked list),
152 which allows adding or trimming
153 network headers with little overhead.
154 .Pp
155 While a developer should not bother with
156 .Vt mbuf
157 internals without serious
158 reason in order to avoid incompatibilities with future changes, it
159 is useful to understand the general structure of an
160 .Vt mbuf .
161 .Pp
162 An
163 .Vt mbuf
164 consists of a variable-sized header and a small internal
165 buffer for data.
166 The total size of an
167 .Vt mbuf ,
168 .Dv MSIZE ,
169 is a constant defined in
170 .In sys/param.h .
171 The
172 .Vt mbuf
173 header includes:
174 .Bl -tag -width "m_nextpkt" -offset indent
175 .It Va m_next
176 .Pq Vt struct mbuf *
177 A pointer to the next
178 .Vt mbuf
179 in the
180 .Vt mbuf chain .
181 .It Va m_nextpkt
182 .Pq Vt struct mbuf *
183 A pointer to the next
184 .Vt mbuf chain
185 in the queue.
186 .It Va m_data
187 .Pq Vt caddr_t
188 A pointer to data attached to this
189 .Vt mbuf .
190 .It Va m_len
191 .Pq Vt int
192 The length of the data.
193 .It Va m_type
194 .Pq Vt short
195 The type of the data.
196 .It Va m_flags
197 .Pq Vt int
198 The
199 .Vt mbuf
200 flags.
201 .El
202 .Pp
203 The
204 .Vt mbuf
205 flag bits are defined as follows:
206 .Bd -literal
207 /* mbuf flags */
208 #define M_EXT           0x0001  /* has associated external storage */
209 #define M_PKTHDR        0x0002  /* start of record */
210 #define M_EOR           0x0004  /* end of record */
211 #define M_RDONLY        0x0008  /* associated data marked read-only */
212 #define M_PROTO1        0x0010  /* protocol-specific */
213 #define M_PROTO2        0x0020  /* protocol-specific */
214 #define M_PROTO3        0x0040  /* protocol-specific */
215 #define M_PROTO4        0x0080  /* protocol-specific */
216 #define M_PROTO5        0x0100  /* protocol-specific */
217 #define M_PROTO6        0x4000  /* protocol-specific (avoid M_BCAST conflict) */
218 #define M_FREELIST      0x8000  /* mbuf is on the free list */
219
220 /* mbuf pkthdr flags (also stored in m_flags) */
221 #define M_BCAST         0x0200  /* send/received as link-level broadcast */
222 #define M_MCAST         0x0400  /* send/received as link-level multicast */
223 #define M_FRAG          0x0800  /* packet is fragment of larger packet */
224 #define M_FIRSTFRAG     0x1000  /* packet is first fragment */
225 #define M_LASTFRAG      0x2000  /* packet is last fragment */
226 .Ed
227 .Pp
228 The available
229 .Vt mbuf
230 types are defined as follows:
231 .Bd -literal
232 /* mbuf types */
233 #define MT_DATA         1       /* dynamic (data) allocation */
234 #define MT_HEADER       MT_DATA /* packet header */
235 #define MT_SONAME       8       /* socket name */
236 #define MT_CONTROL      14      /* extra-data protocol message */
237 #define MT_OOBDATA      15      /* expedited data */
238 .Ed
239 .Pp
240 The available external buffer types are defined as follows:
241 .Bd -literal
242 /* external buffer types */
243 #define EXT_CLUSTER     1       /* mbuf cluster */
244 #define EXT_SFBUF       2       /* sendfile(2)'s sf_bufs */
245 #define EXT_JUMBOP      3       /* jumbo cluster 4096 bytes */
246 #define EXT_JUMBO9      4       /* jumbo cluster 9216 bytes */
247 #define EXT_JUMBO16     5       /* jumbo cluster 16184 bytes */
248 #define EXT_PACKET      6       /* mbuf+cluster from packet zone */
249 #define EXT_MBUF        7       /* external mbuf reference (M_IOVEC) */
250 #define EXT_NET_DRV     100     /* custom ext_buf provided by net driver(s) */
251 #define EXT_MOD_TYPE    200     /* custom module's ext_buf type */
252 #define EXT_DISPOSABLE  300     /* can throw this buffer away w/page flipping */
253 #define EXT_EXTREF      400     /* has externally maintained ref_cnt ptr */
254 .Ed
255 .Pp
256 If the
257 .Dv M_PKTHDR
258 flag is set, a
259 .Vt struct pkthdr Va m_pkthdr
260 is added to the
261 .Vt mbuf
262 header.
263 It contains a pointer to the interface
264 the packet has been received from
265 .Pq Vt struct ifnet Va *rcvif ,
266 and the total packet length
267 .Pq Vt int Va len .
268 Optionally, it may also contain an attached list of packet tags
269 .Pq Vt "struct m_tag" .
270 See
271 .Xr mbuf_tags 9
272 for details.
273 Fields used in offloading checksum calculation to the hardware are kept in
274 .Va m_pkthdr
275 as well.
276 See
277 .Sx HARDWARE-ASSISTED CHECKSUM CALCULATION
278 for details.
279 .Pp
280 If small enough, data is stored in the internal data buffer of an
281 .Vt mbuf .
282 If the data is sufficiently large, another
283 .Vt mbuf
284 may be added to the
285 .Vt mbuf chain ,
286 or external storage may be associated with the
287 .Vt mbuf .
288 .Dv MHLEN
289 bytes of data can fit into an
290 .Vt mbuf
291 with the
292 .Dv M_PKTHDR
293 flag set,
294 .Dv MLEN
295 bytes can otherwise.
296 .Pp
297 If external storage is being associated with an
298 .Vt mbuf ,
299 the
300 .Va m_ext
301 header is added at the cost of losing the internal data buffer.
302 It includes a pointer to external storage, the size of the storage,
303 a pointer to a function used for freeing the storage,
304 a pointer to an optional argument that can be passed to the function,
305 and a pointer to a reference counter.
306 An
307 .Vt mbuf
308 using external storage has the
309 .Dv M_EXT
310 flag set.
311 .Pp
312 The system supplies a macro for allocating the desired external storage
313 buffer,
314 .Dv MEXTADD .
315 .Pp
316 The allocation and management of the reference counter is handled by the
317 subsystem.
318 .Pp
319 The system also supplies a default type of external storage buffer called an
320 .Vt mbuf cluster .
321 .Vt Mbuf clusters
322 can be allocated and configured with the use of the
323 .Dv MCLGET
324 macro.
325 Each
326 .Vt mbuf cluster
327 is
328 .Dv MCLBYTES
329 in size, where MCLBYTES is a machine-dependent constant.
330 The system defines an advisory macro
331 .Dv MINCLSIZE ,
332 which is the smallest amount of data to put into an
333 .Vt mbuf cluster .
334 It is equal to the sum of
335 .Dv MLEN
336 and
337 .Dv MHLEN .
338 It is typically preferable to store data into the data region of an
339 .Vt mbuf ,
340 if size permits, as opposed to allocating a separate
341 .Vt mbuf cluster
342 to hold the same data.
343 .\"
344 .Ss Macros and Functions
345 There are numerous predefined macros and functions that provide the
346 developer with common utilities.
347 .\"
348 .Bl -ohang -offset indent
349 .It Fn mtod mbuf type
350 Convert an
351 .Fa mbuf
352 pointer to a data pointer.
353 The macro expands to the data pointer cast to the pointer of the specified
354 .Fa type .
355 .Sy Note :
356 It is advisable to ensure that there is enough contiguous data in
357 .Fa mbuf .
358 See
359 .Fn m_pullup
360 for details.
361 .It Fn MGET mbuf how type
362 Allocate an
363 .Vt mbuf
364 and initialize it to contain internal data.
365 .Fa mbuf
366 will point to the allocated
367 .Vt mbuf
368 on success, or be set to
369 .Dv NULL
370 on failure.
371 The
372 .Fa how
373 argument is to be set to
374 .Dv M_WAITOK
375 or
376 .Dv M_NOWAIT .
377 It specifies whether the caller is willing to block if necessary.
378 A number of other functions and macros related to
379 .Vt mbufs
380 have the same argument because they may
381 at some point need to allocate new
382 .Vt mbufs .
383 .Pp
384 Historical
385 .Vt mbuf
386 allocator (See
387 .Sx HISTORY
388 section) used allocation flags
389 .Dv M_WAIT
390 and
391 .Dv M_DONTWAIT .
392 These constants are kept for compatibility
393 and their use in new code is discouraged.
394 .It Fn MGETHDR mbuf how type
395 Allocate an
396 .Vt mbuf
397 and initialize it to contain a packet header
398 and internal data.
399 See
400 .Fn MGET
401 for details.
402 .It Fn MEXTADD mbuf buf size free opt_arg1 opt_arg2 flags type
403 Associate externally managed data with
404 .Fa mbuf .
405 Any internal data contained in the mbuf will be discarded, and the
406 .Dv M_EXT flag will be set.
407 The
408 .Fa buf
409 and
410 .Fa size
411 arguments are the address and length, respectively, of the data.
412 The
413 .Fa free
414 argument points to a function which will be called to free the data
415 when the mbuf is freed; it is only used if
416 .Fa type
417 is
418 .Dv EXT_EXTREF .
419 The
420 .Fa opt_arg1
421 and
422 .Fa opt_arg2
423 arguments will be passed unmodified to
424 .Fa free .
425 The
426 .Fa flags
427 argument specifies additional
428 .Vt mbuf
429 flags; it is not necessary to specify
430 .Dv M_EXT .
431 Finally, the
432 .Fa type
433 argument specifies the type of external data, which controls how it
434 will be disposed of when the
435 .Vt mbuf
436 is freed.
437 In most cases, the correct value is
438 .Dv EXT_EXTREF .
439 .It Fn MCLGET mbuf how
440 Allocate and attach an
441 .Vt mbuf cluster
442 to
443 .Fa mbuf .
444 If the macro fails, the
445 .Dv M_EXT
446 flag will not be set in
447 .Fa mbuf .
448 .It Fn M_ALIGN mbuf len
449 Set the pointer
450 .Fa mbuf->m_data
451 to place an object of the size
452 .Fa len
453 at the end of the internal data area of
454 .Fa mbuf ,
455 long word aligned.
456 Applicable only if
457 .Fa mbuf
458 is newly allocated with
459 .Fn MGET
460 or
461 .Fn m_get .
462 .It Fn MH_ALIGN mbuf len
463 Serves the same purpose as
464 .Fn M_ALIGN
465 does, but only for
466 .Fa mbuf
467 newly allocated with
468 .Fn MGETHDR
469 or
470 .Fn m_gethdr ,
471 or initialized by
472 .Fn m_dup_pkthdr
473 or
474 .Fn m_move_pkthdr .
475 .It Fn m_align mbuf len
476 Services the same purpose as
477 .Fn M_ALIGN
478 but handles any type of mbuf.
479 .It Fn M_LEADINGSPACE mbuf
480 Returns the number of bytes available before the beginning
481 of data in
482 .Fa mbuf .
483 .It Fn M_TRAILINGSPACE mbuf
484 Returns the number of bytes available after the end of data in
485 .Fa mbuf .
486 .It Fn M_PREPEND mbuf len how
487 This macro operates on an
488 .Vt mbuf chain .
489 It is an optimized wrapper for
490 .Fn m_prepend
491 that can make use of possible empty space before data
492 (e.g.\& left after trimming of a link-layer header).
493 The new
494 .Vt mbuf chain
495 pointer or
496 .Dv NULL
497 is in
498 .Fa mbuf
499 after the call.
500 .It Fn M_MOVE_PKTHDR to from
501 Using this macro is equivalent to calling
502 .Fn m_move_pkthdr to from .
503 .It Fn M_WRITABLE mbuf
504 This macro will evaluate true if
505 .Fa mbuf
506 is not marked
507 .Dv M_RDONLY
508 and if either
509 .Fa mbuf
510 does not contain external storage or,
511 if it does,
512 then if the reference count of the storage is not greater than 1.
513 The
514 .Dv M_RDONLY
515 flag can be set in
516 .Fa mbuf->m_flags .
517 This can be achieved during setup of the external storage,
518 by passing the
519 .Dv M_RDONLY
520 bit as a
521 .Fa flags
522 argument to the
523 .Fn MEXTADD
524 macro, or can be directly set in individual
525 .Vt mbufs .
526 .It Fn MCHTYPE mbuf type
527 Change the type of
528 .Fa mbuf
529 to
530 .Fa type .
531 This is a relatively expensive operation and should be avoided.
532 .El
533 .Pp
534 The functions are:
535 .Bl -ohang -offset indent
536 .It Fn m_get how type
537 A function version of
538 .Fn MGET
539 for non-critical paths.
540 .It Fn m_getm orig len how type
541 Allocate
542 .Fa len
543 bytes worth of
544 .Vt mbufs
545 and
546 .Vt mbuf clusters
547 if necessary and append the resulting allocated
548 .Vt mbuf chain
549 to the
550 .Vt mbuf chain
551 .Fa orig ,
552 if it is
553 .No non- Ns Dv NULL .
554 If the allocation fails at any point,
555 free whatever was allocated and return
556 .Dv NULL .
557 If
558 .Fa orig
559 is
560 .No non- Ns Dv NULL ,
561 it will not be freed.
562 It is possible to use
563 .Fn m_getm
564 to either append
565 .Fa len
566 bytes to an existing
567 .Vt mbuf
568 or
569 .Vt mbuf chain
570 (for example, one which may be sitting in a pre-allocated ring)
571 or to simply perform an all-or-nothing
572 .Vt mbuf
573 and
574 .Vt mbuf cluster
575 allocation.
576 .It Fn m_gethdr how type
577 A function version of
578 .Fn MGETHDR
579 for non-critical paths.
580 .It Fn m_getcl how type flags
581 Fetch an
582 .Vt mbuf
583 with a
584 .Vt mbuf cluster
585 attached to it.
586 If one of the allocations fails, the entire allocation fails.
587 This routine is the preferred way of fetching both the
588 .Vt mbuf
589 and
590 .Vt mbuf cluster
591 together, as it avoids having to unlock/relock between allocations.
592 Returns
593 .Dv NULL
594 on failure.
595 .It Fn m_getclr how type
596 Allocate an
597 .Vt mbuf
598 and zero out the data region.
599 .It Fn m_free mbuf
600 Frees
601 .Vt mbuf .
602 Returns
603 .Va m_next
604 of the freed
605 .Vt mbuf .
606 .El
607 .Pp
608 The functions below operate on
609 .Vt mbuf chains .
610 .Bl -ohang -offset indent
611 .It Fn m_freem mbuf
612 Free an entire
613 .Vt mbuf chain ,
614 including any external storage.
615 .\"
616 .It Fn m_adj mbuf len
617 Trim
618 .Fa len
619 bytes from the head of an
620 .Vt mbuf chain
621 if
622 .Fa len
623 is positive, from the tail otherwise.
624 .\"
625 .It Fn m_append mbuf len cp
626 Append
627 .Vt len
628 bytes of data
629 .Vt cp
630 to the
631 .Vt mbuf chain .
632 Extend the mbuf chain if the new data does not fit in
633 existing space.
634 .\"
635 .It Fn m_prepend mbuf len how
636 Allocate a new
637 .Vt mbuf
638 and prepend it to the
639 .Vt mbuf chain ,
640 handle
641 .Dv M_PKTHDR
642 properly.
643 .Sy Note :
644 It does not allocate any
645 .Vt mbuf clusters ,
646 so
647 .Fa len
648 must be less than
649 .Dv MLEN
650 or
651 .Dv MHLEN ,
652 depending on the
653 .Dv M_PKTHDR
654 flag setting.
655 .\"
656 .It Fn m_copyup mbuf len dstoff
657 Similar to
658 .Fn m_pullup
659 but copies
660 .Fa len
661 bytes of data into a new mbuf at
662 .Fa dstoff
663 bytes into the mbuf.
664 The
665 .Fa dstoff
666 argument aligns the data and leaves room for a link layer header.
667 Returns the new
668 .Vt mbuf chain
669 on success,
670 and frees the
671 .Vt mbuf chain
672 and returns
673 .Dv NULL
674 on failure.
675 .Sy Note :
676 The function does not allocate
677 .Vt mbuf clusters ,
678 so
679 .Fa len + dstoff
680 must be less than
681 .Dv MHLEN .
682 .\"
683 .It Fn m_pullup mbuf len
684 Arrange that the first
685 .Fa len
686 bytes of an
687 .Vt mbuf chain
688 are contiguous and lay in the data area of
689 .Fa mbuf ,
690 so they are accessible with
691 .Fn mtod mbuf type .
692 It is important to remember that this may involve
693 reallocating some mbufs and moving data so all pointers
694 referencing data within the old mbuf chain
695 must be recalculated or made invalid.
696 Return the new
697 .Vt mbuf chain
698 on success,
699 .Dv NULL
700 on failure
701 (the
702 .Vt mbuf chain
703 is freed in this case).
704 .Sy Note :
705 It does not allocate any
706 .Vt mbuf clusters ,
707 so
708 .Fa len
709 must be less than
710 .Dv MHLEN .
711 .\"
712 .It Fn m_pulldown mbuf offset len offsetp
713 Arrange that
714 .Fa len
715 bytes between
716 .Fa offset
717 and
718 .Fa offset + len
719 in the
720 .Vt mbuf chain
721 are contiguous and lay in the data area of
722 .Fa mbuf ,
723 so they are accessible with
724 .Fn mtod mbuf type .
725 .Fa len must be smaller than, or equal to, the size of an
726 .Vt mbuf cluster .
727 Return a pointer to an intermediate
728 .Vt mbuf
729 in the chain containing the requested region;
730 the offset in the data region of the
731 .Vt mbuf chain
732 to the data contained in the returned mbuf is stored in
733 .Fa *offsetp .
734 If
735 .Fa offp
736 is NULL, the region may be accessed using
737 .Fn mtod mbuf type .
738 If
739 .Fa offp
740 is non-NULL, the region may be accessed using
741 .Fn mtod mbuf uint8_t + *offsetp .
742 The region of the mbuf chain between its beginning and
743 .Fa off
744 is not modified, therefore it is safe to hold pointers to data within
745 this region before calling
746 .Fn m_pulldown .
747 .\"
748 .It Fn m_copym mbuf offset len how
749 Make a copy of an
750 .Vt mbuf chain
751 starting
752 .Fa offset
753 bytes from the beginning, continuing for
754 .Fa len
755 bytes.
756 If
757 .Fa len
758 is
759 .Dv M_COPYALL ,
760 copy to the end of the
761 .Vt mbuf chain .
762 .Sy Note :
763 The copy is read-only, because the
764 .Vt mbuf clusters
765 are not copied, only their reference counts are incremented.
766 .\"
767 .It Fn m_copypacket mbuf how
768 Copy an entire packet including header, which must be present.
769 This is an optimized version of the common case
770 .Fn m_copym mbuf 0 M_COPYALL how .
771 .Sy Note :
772 the copy is read-only, because the
773 .Vt mbuf clusters
774 are not copied, only their reference counts are incremented.
775 .\"
776 .It Fn m_dup mbuf how
777 Copy a packet header
778 .Vt mbuf chain
779 into a completely new
780 .Vt mbuf chain ,
781 including copying any
782 .Vt mbuf clusters .
783 Use this instead of
784 .Fn m_copypacket
785 when you need a writable copy of an
786 .Vt mbuf chain .
787 .\"
788 .It Fn m_copydata mbuf offset len buf
789 Copy data from an
790 .Vt mbuf chain
791 starting
792 .Fa off
793 bytes from the beginning, continuing for
794 .Fa len
795 bytes, into the indicated buffer
796 .Fa buf .
797 .\"
798 .It Fn m_copyback mbuf offset len buf
799 Copy
800 .Fa len
801 bytes from the buffer
802 .Fa buf
803 back into the indicated
804 .Vt mbuf chain ,
805 starting at
806 .Fa offset
807 bytes from the beginning of the
808 .Vt mbuf chain ,
809 extending the
810 .Vt mbuf chain
811 if necessary.
812 .Sy Note :
813 It does not allocate any
814 .Vt mbuf clusters ,
815 just adds
816 .Vt mbufs
817 to the
818 .Vt mbuf chain .
819 It is safe to set
820 .Fa offset
821 beyond the current
822 .Vt mbuf chain
823 end: zeroed
824 .Vt mbufs
825 will be allocated to fill the space.
826 .\"
827 .It Fn m_length mbuf last
828 Return the length of the
829 .Vt mbuf chain ,
830 and optionally a pointer to the last
831 .Vt mbuf .
832 .\"
833 .It Fn m_dup_pkthdr to from how
834 Upon the function's completion, the
835 .Vt mbuf
836 .Fa to
837 will contain an identical copy of
838 .Fa from->m_pkthdr
839 and the per-packet attributes found in the
840 .Vt mbuf chain
841 .Fa from .
842 The
843 .Vt mbuf
844 .Fa from
845 must have the flag
846 .Dv M_PKTHDR
847 initially set, and
848 .Fa to
849 must be empty on entry.
850 .\"
851 .It Fn m_move_pkthdr to from
852 Move
853 .Va m_pkthdr
854 and the per-packet attributes from the
855 .Vt mbuf chain
856 .Fa from
857 to the
858 .Vt mbuf
859 .Fa to .
860 The
861 .Vt mbuf
862 .Fa from
863 must have the flag
864 .Dv M_PKTHDR
865 initially set, and
866 .Fa to
867 must be empty on entry.
868 Upon the function's completion,
869 .Fa from
870 will have the flag
871 .Dv M_PKTHDR
872 and the per-packet attributes cleared.
873 .\"
874 .It Fn m_fixhdr mbuf
875 Set the packet-header length to the length of the
876 .Vt mbuf chain .
877 .\"
878 .It Fn m_devget buf len offset ifp copy
879 Copy data from a device local memory pointed to by
880 .Fa buf
881 to an
882 .Vt mbuf chain .
883 The copy is done using a specified copy routine
884 .Fa copy ,
885 or
886 .Fn bcopy
887 if
888 .Fa copy
889 is
890 .Dv NULL .
891 .\"
892 .It Fn m_cat m n
893 Concatenate
894 .Fa n
895 to
896 .Fa m .
897 Both
898 .Vt mbuf chains
899 must be of the same type.
900 .Fa N
901 is still valid after the function returned.
902 .Sy Note :
903 It does not handle
904 .Dv M_PKTHDR
905 and friends.
906 .\"
907 .It Fn m_split mbuf len how
908 Partition an
909 .Vt mbuf chain
910 in two pieces, returning the tail:
911 all but the first
912 .Fa len
913 bytes.
914 In case of failure, it returns
915 .Dv NULL
916 and attempts to restore the
917 .Vt mbuf chain
918 to its original state.
919 .\"
920 .It Fn m_apply mbuf off len f arg
921 Apply a function to an
922 .Vt mbuf chain ,
923 at offset
924 .Fa off ,
925 for length
926 .Fa len
927 bytes.
928 Typically used to avoid calls to
929 .Fn m_pullup
930 which would otherwise be unnecessary or undesirable.
931 .Fa arg
932 is a convenience argument which is passed to the callback function
933 .Fa f .
934 .Pp
935 Each time
936 .Fn f
937 is called, it will be passed
938 .Fa arg ,
939 a pointer to the
940 .Fa data
941 in the current mbuf, and the length
942 .Fa len
943 of the data in this mbuf to which the function should be applied.
944 .Pp
945 The function should return zero to indicate success;
946 otherwise, if an error is indicated, then
947 .Fn m_apply
948 will return the error and stop iterating through the
949 .Vt mbuf chain .
950 .\"
951 .It Fn m_getptr mbuf loc off
952 Return a pointer to the mbuf containing the data located at
953 .Fa loc
954 bytes from the beginning of the
955 .Vt mbuf chain .
956 The corresponding offset into the mbuf will be stored in
957 .Fa *off .
958 .It Fn m_defrag m0 how
959 Defragment an mbuf chain, returning the shortest possible
960 chain of mbufs and clusters.
961 If allocation fails and this can not be completed,
962 .Dv NULL
963 will be returned and the original chain will be unchanged.
964 Upon success, the original chain will be freed and the new
965 chain will be returned.
966 .Fa how
967 should be either
968 .Dv M_WAITOK
969 or
970 .Dv M_NOWAIT ,
971 depending on the caller's preference.
972 .Pp
973 This function is especially useful in network drivers, where
974 certain long mbuf chains must be shortened before being added
975 to TX descriptor lists.
976 .It Fn m_unshare m0 how
977 Create a version of the specified mbuf chain whose
978 contents can be safely modified without affecting other users.
979 If allocation fails and this operation can not be completed,
980 .Dv NULL
981 will be returned.
982 The original mbuf chain is always reclaimed and the reference
983 count of any shared mbuf clusters is decremented.
984 .Fa how
985 should be either
986 .Dv M_WAITOK
987 or
988 .Dv M_NOWAIT ,
989 depending on the caller's preference.
990 As a side-effect of this process the returned
991 mbuf chain may be compacted.
992 .Pp
993 This function is especially useful in the transmit path of
994 network code, when data must be encrypted or otherwise
995 altered prior to transmission.
996 .El
997 .Sh HARDWARE-ASSISTED CHECKSUM CALCULATION
998 This section currently applies to TCP/IP only.
999 In order to save the host CPU resources, computing checksums is
1000 offloaded to the network interface hardware if possible.
1001 The
1002 .Va m_pkthdr
1003 member of the leading
1004 .Vt mbuf
1005 of a packet contains two fields used for that purpose,
1006 .Vt int Va csum_flags
1007 and
1008 .Vt int Va csum_data .
1009 The meaning of those fields depends on the direction a packet flows in,
1010 and on whether the packet is fragmented.
1011 Henceforth,
1012 .Va csum_flags
1013 or
1014 .Va csum_data
1015 of a packet
1016 will denote the corresponding field of the
1017 .Va m_pkthdr
1018 member of the leading
1019 .Vt mbuf
1020 in the
1021 .Vt mbuf chain
1022 containing the packet.
1023 .Pp
1024 On output, checksum offloading is attempted after the outgoing
1025 interface has been determined for a packet.
1026 The interface-specific field
1027 .Va ifnet.if_data.ifi_hwassist
1028 (see
1029 .Xr ifnet 9 )
1030 is consulted for the capabilities of the interface to assist in
1031 computing checksums.
1032 The
1033 .Va csum_flags
1034 field of the packet header is set to indicate which actions the interface
1035 is supposed to perform on it.
1036 The actions unsupported by the network interface are done in the
1037 software prior to passing the packet down to the interface driver;
1038 such actions will never be requested through
1039 .Va csum_flags .
1040 .Pp
1041 The flags demanding a particular action from an interface are as follows:
1042 .Bl -tag -width ".Dv CSUM_TCP" -offset indent
1043 .It Dv CSUM_IP
1044 The IP header checksum is to be computed and stored in the
1045 corresponding field of the packet.
1046 The hardware is expected to know the format of an IP header
1047 to determine the offset of the IP checksum field.
1048 .It Dv CSUM_TCP
1049 The TCP checksum is to be computed.
1050 (See below.)
1051 .It Dv CSUM_UDP
1052 The UDP checksum is to be computed.
1053 (See below.)
1054 .El
1055 .Pp
1056 Should a TCP or UDP checksum be offloaded to the hardware,
1057 the field
1058 .Va csum_data
1059 will contain the byte offset of the checksum field relative to the
1060 end of the IP header.
1061 In this case, the checksum field will be initially
1062 set by the TCP/IP module to the checksum of the pseudo header
1063 defined by the TCP and UDP specifications.
1064 .Pp
1065 For outbound packets which have been fragmented
1066 by the host CPU, the following will also be true,
1067 regardless of the checksum flag settings:
1068 .Bl -bullet -offset indent
1069 .It
1070 all fragments will have the flag
1071 .Dv M_FRAG
1072 set in their
1073 .Va m_flags
1074 field;
1075 .It
1076 the first and the last fragments in the chain will have
1077 .Dv M_FIRSTFRAG
1078 or
1079 .Dv M_LASTFRAG
1080 set in their
1081 .Va m_flags ,
1082 correspondingly;
1083 .It
1084 the first fragment in the chain will have the total number
1085 of fragments contained in its
1086 .Va csum_data
1087 field.
1088 .El
1089 .Pp
1090 The last rule for fragmented packets takes precedence over the one
1091 for a TCP or UDP checksum.
1092 Nevertheless, offloading a TCP or UDP checksum is possible for a
1093 fragmented packet if the flag
1094 .Dv CSUM_IP_FRAGS
1095 is set in the field
1096 .Va ifnet.if_data.ifi_hwassist
1097 associated with the network interface.
1098 However, in this case the interface is expected to figure out
1099 the location of the checksum field within the sequence of fragments
1100 by itself because
1101 .Va csum_data
1102 contains a fragment count instead of a checksum offset value.
1103 .Pp
1104 On input, an interface indicates the actions it has performed
1105 on a packet by setting one or more of the following flags in
1106 .Va csum_flags
1107 associated with the packet:
1108 .Bl -tag -width ".Dv CSUM_IP_CHECKED" -offset indent
1109 .It Dv CSUM_IP_CHECKED
1110 The IP header checksum has been computed.
1111 .It Dv CSUM_IP_VALID
1112 The IP header has a valid checksum.
1113 This flag can appear only in combination with
1114 .Dv CSUM_IP_CHECKED .
1115 .It Dv CSUM_DATA_VALID
1116 The checksum of the data portion of the IP packet has been computed
1117 and stored in the field
1118 .Va csum_data
1119 in network byte order.
1120 .It Dv CSUM_PSEUDO_HDR
1121 Can be set only along with
1122 .Dv CSUM_DATA_VALID
1123 to indicate that the IP data checksum found in
1124 .Va csum_data
1125 allows for the pseudo header defined by the TCP and UDP specifications.
1126 Otherwise the checksum of the pseudo header must be calculated by
1127 the host CPU and added to
1128 .Va csum_data
1129 to obtain the final checksum to be used for TCP or UDP validation purposes.
1130 .El
1131 .Pp
1132 If a particular network interface just indicates success or
1133 failure of TCP or UDP checksum validation without returning
1134 the exact value of the checksum to the host CPU, its driver can mark
1135 .Dv CSUM_DATA_VALID
1136 and
1137 .Dv CSUM_PSEUDO_HDR
1138 in
1139 .Va csum_flags ,
1140 and set
1141 .Va csum_data
1142 to
1143 .Li 0xFFFF
1144 hexadecimal to indicate a valid checksum.
1145 It is a peculiarity of the algorithm used that the Internet checksum
1146 calculated over any valid packet will be
1147 .Li 0xFFFF
1148 as long as the original checksum field is included.
1149 .Pp
1150 For inbound packets which are IP fragments, all
1151 .Va csum_data
1152 fields will be summed during reassembly to obtain the final checksum
1153 value passed to an upper layer in the
1154 .Va csum_data
1155 field of the reassembled packet.
1156 The
1157 .Va csum_flags
1158 fields of all fragments will be consolidated using logical AND
1159 to obtain the final value for
1160 .Va csum_flags .
1161 Thus, in order to successfully
1162 offload checksum computation for fragmented data,
1163 all fragments should have the same value of
1164 .Va csum_flags .
1165 .Sh STRESS TESTING
1166 When running a kernel compiled with the option
1167 .Dv MBUF_STRESS_TEST ,
1168 the following
1169 .Xr sysctl 8 Ns
1170 -controlled options may be used to create
1171 various failure/extreme cases for testing of network drivers
1172 and other parts of the kernel that rely on
1173 .Vt mbufs .
1174 .Bl -tag -width ident
1175 .It Va net.inet.ip.mbuf_frag_size
1176 Causes
1177 .Fn ip_output
1178 to fragment outgoing
1179 .Vt mbuf chains
1180 into fragments of the specified size.
1181 Setting this variable to 1 is an excellent way to
1182 test the long
1183 .Vt mbuf chain
1184 handling ability of network drivers.
1185 .It Va kern.ipc.m_defragrandomfailures
1186 Causes the function
1187 .Fn m_defrag
1188 to randomly fail, returning
1189 .Dv NULL .
1190 Any piece of code which uses
1191 .Fn m_defrag
1192 should be tested with this feature.
1193 .El
1194 .Sh RETURN VALUES
1195 See above.
1196 .Sh SEE ALSO
1197 .Xr ifnet 9 ,
1198 .Xr mbuf_tags 9
1199 .Sh HISTORY
1200 .\" Please correct me if I'm wrong
1201 .Vt Mbufs
1202 appeared in an early version of
1203 .Bx .
1204 Besides being used for network packets, they were used
1205 to store various dynamic structures, such as routing table
1206 entries, interface addresses, protocol control blocks, etc.
1207 In more recent
1208 .Fx
1209 use of
1210 .Vt mbufs
1211 is almost entirely limited to packet storage, with
1212 .Xr uma 9
1213 zones being used directly to store other network-related memory.
1214 .Pp
1215 Historically, the
1216 .Vt mbuf
1217 allocator has been a special-purpose memory allocator able to run in
1218 interrupt contexts and allocating from a special kernel address space map.
1219 As of
1220 .Fx 5.3 ,
1221 the
1222 .Vt mbuf
1223 allocator is a wrapper around
1224 .Xr uma 9 ,
1225 allowing caching of
1226 .Vt mbufs ,
1227 clusters, and
1228 .Vt mbuf
1229 + cluster pairs in per-CPU caches, as well as bringing other benefits of
1230 slab allocation.
1231 .Sh AUTHORS
1232 The original
1233 .Nm
1234 manual page was written by Yar Tikhiy.
1235 The
1236 .Xr uma 9
1237 .Vt mbuf
1238 allocator was written by Bosko Milekic.