sys/net/netisr.h

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2007-2009 Robert N. M. Watson
   3  * Copyright (c) 2010-2011 Juniper Networks, Inc.
   4  * All rights reserved.
   5  *
   6  * This software was developed by Robert N. M. Watson under contract
   7  * to Juniper Networks, Inc.
   8  *
   9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  10  * modification, are permitted provided that the following conditions
  11  * are met:
  12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  17  *
  18  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  19  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  20  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  21  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  22  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  23  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  24  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  25  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  26  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  27  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  28  * SUCH DAMAGE.
  29  *
  30  * $FreeBSD$
  31  */
  32
  33 #ifndef _NET_NETISR_H_
  34 #define _NET_NETISR_H_
  35
  36 /*
  37  * The netisr (network interrupt service routine) provides a deferred
  38  * execution evironment in which (generally inbound) network processing can
  39  * take place.  Protocols register handlers which will be executed directly,
  40  * or via deferred dispatch, depending on the circumstances.
  41  *
  42  * Historically, this was implemented by the BSD software ISR facility; it is
  43  * now implemented via a software ithread (SWI).
  44  */
  45
  46 /*
  47  * Protocol numbers, which are encoded in monitoring applications and kernel
  48  * modules.  Internally, these are used in bit shift operations so must have
  49  * a value 0 < proto < 32; we currently further limit at compile-time to 16
  50  * for array-sizing purposes.
  51  */
  52 #define NETISR_IP       1
  53 #define NETISR_IGMP     2               /* IGMPv3 output queue */
  54 #define NETISR_ROUTE    3               /* routing socket */
  55 #define NETISR_AARP     4               /* Appletalk ARP */
  56 #define NETISR_ATALK2   5               /* Appletalk phase 2 */
  57 #define NETISR_ATALK1   6               /* Appletalk phase 1 */
  58 #define NETISR_ARP      7               /* same as AF_LINK */
  59 #define NETISR_IPX      8               /* same as AF_IPX */
  60 #define NETISR_ETHER    9               /* ethernet input */
  61 #define NETISR_IPV6     10
  62 #define NETISR_NATM     11
  63 #define NETISR_EPAIR    12              /* if_epair(4) */
  64
  65 /*
  66  * Protocol ordering and affinity policy constants.  See the detailed
  67  * discussion of policies later in the file.
  68  */
  69 #define NETISR_POLICY_SOURCE    1       /* Maintain source ordering. */
  70 #define NETISR_POLICY_FLOW      2       /* Maintain flow ordering. */
  71 #define NETISR_POLICY_CPU       3       /* Protocol determines CPU placement. */
  72
  73 /*
  74  * Protocol dispatch policy constants; selects whether and when direct
  75  * dispatch is permitted.
  76  */
  77 #define NETISR_DISPATCH_DEFAULT         0       /* Use global default. */
  78 #define NETISR_DISPATCH_DEFERRED        1       /* Always defer dispatch. */
  79 #define NETISR_DISPATCH_HYBRID          2       /* Allow hybrid dispatch. */
  80 #define NETISR_DISPATCH_DIRECT          3       /* Always direct dispatch. */
  81
  82 /*
  83  * Monitoring data structures, exported by sysctl(2).
  84  *
  85  * Three sysctls are defined.  First, a per-protocol structure exported by
  86  * net.isr.proto.
  87  */
  88 #define NETISR_NAMEMAXLEN       32
  89 struct sysctl_netisr_proto {
  90         u_int   snp_version;                    /* Length of struct. */
  91         char    snp_name[NETISR_NAMEMAXLEN];    /* nh_name */
  92         u_int   snp_proto;                      /* nh_proto */
  93         u_int   snp_qlimit;                     /* nh_qlimit */
  94         u_int   snp_policy;                     /* nh_policy */
  95         u_int   snp_flags;                      /* Various flags. */
  96         u_int   snp_dispatch;                   /* Dispatch policy. */
  97         u_int   _snp_ispare[6];
  98 };
  99
 100 /*
 101  * Flags for sysctl_netisr_proto.snp_flags.
 102  */
 103 #define NETISR_SNP_FLAGS_M2FLOW         0x00000001      /* nh_m2flow */
 104 #define NETISR_SNP_FLAGS_M2CPUID        0x00000002      /* nh_m2cpuid */
 105 #define NETISR_SNP_FLAGS_DRAINEDCPU     0x00000004      /* nh_drainedcpu */
 106
 107 /*
 108  * Next, a structure per-workstream, with per-protocol data, exported as
 109  * net.isr.workstream.
 110  */
 111 struct sysctl_netisr_workstream {
 112         u_int   snws_version;                   /* Length of struct. */
 113         u_int   snws_flags;                     /* Various flags. */
 114         u_int   snws_wsid;                      /* Workstream ID. */
 115         u_int   snws_cpu;                       /* nws_cpu */
 116         u_int   _snws_ispare[12];
 117 };
 118
 119 /*
 120  * Flags for sysctl_netisr_workstream.snws_flags
 121  */
 122 #define NETISR_SNWS_FLAGS_INTR          0x00000001      /* nws_intr_event */
 123
 124 /*
 125  * Finally, a per-workstream-per-protocol structure, exported as
 126  * net.isr.work.
 127  */
 128 struct sysctl_netisr_work {
 129         u_int   snw_version;                    /* Length of struct. */
 130         u_int   snw_wsid;                       /* Workstream ID. */
 131         u_int   snw_proto;                      /* Protocol number. */
 132         u_int   snw_len;                        /* nw_len */
 133         u_int   snw_watermark;                  /* nw_watermark */
 134         u_int   _snw_ispare[3];
 135
 136         uint64_t        snw_dispatched;         /* nw_dispatched */
 137         uint64_t        snw_hybrid_dispatched;  /* nw_hybrid_dispatched */
 138         uint64_t        snw_qdrops;             /* nw_qdrops */
 139         uint64_t        snw_queued;             /* nw_queued */
 140         uint64_t        snw_handled;            /* nw_handled */
 141
 142         uint64_t        _snw_llspare[7];
 143 };
 144
 145 #ifdef _KERNEL
 146
 147 /*-
 148  * Protocols express ordering constraints and affinity preferences by
 149  * implementing one or neither of nh_m2flow and nh_m2cpuid, which are used by
 150  * netisr to determine which per-CPU workstream to assign mbufs to.
 151  *
 152  * The following policies may be used by protocols:
 153  *
 154  * NETISR_POLICY_SOURCE - netisr should maintain source ordering without
 155  *                        advice from the protocol.  netisr will ignore any
 156  *                        flow IDs present on the mbuf for the purposes of
 157  *                        work placement.
 158  *
 159  * NETISR_POLICY_FLOW - netisr should maintain flow ordering as defined by
 160  *                      the mbuf header flow ID field.  If the protocol
 161  *                      implements nh_m2flow, then netisr will query the
 162  *                      protocol in the event that the mbuf doesn't have a
 163  *                      flow ID, falling back on source ordering.
 164  *
 165  * NETISR_POLICY_CPU - netisr will delegate all work placement decisions to
 166  *                     the protocol, querying nh_m2cpuid for each packet.
 167  *
 168  * Protocols might make decisions about work placement based on an existing
 169  * calculated flow ID on the mbuf, such as one provided in hardware, the
 170  * receive interface pointed to by the mbuf (if any), the optional source
 171  * identifier passed at some dispatch points, or even parse packet headers to
 172  * calculate a flow.  Both protocol handlers may return a new mbuf pointer
 173  * for the chain, or NULL if the packet proves invalid or m_pullup() fails.
 174  *
 175  * XXXRW: If we eventually support dynamic reconfiguration, there should be
 176  * protocol handlers to notify them of CPU configuration changes so that they
 177  * can rebalance work.
 178  */
 179 struct mbuf;
 180 typedef void             netisr_handler_t(struct mbuf *m);
 181 typedef struct mbuf     *netisr_m2cpuid_t(struct mbuf *m, uintptr_t source,
 182                          u_int *cpuid);
 183 typedef struct mbuf     *netisr_m2flow_t(struct mbuf *m, uintptr_t source);
 184 typedef void             netisr_drainedcpu_t(u_int cpuid);
 185
 186 #define NETISR_CPUID_NONE       ((u_int)-1)     /* No affinity returned. */
 187
 188 /*
 189  * Data structure describing a protocol handler.
 190  */
 191 struct netisr_handler {
 192         const char      *nh_name;       /* Character string protocol name. */
 193         netisr_handler_t *nh_handler;   /* Protocol handler. */
 194         netisr_m2flow_t *nh_m2flow;     /* Query flow for untagged packet. */
 195         netisr_m2cpuid_t *nh_m2cpuid;   /* Query CPU to process mbuf on. */
 196         netisr_drainedcpu_t *nh_drainedcpu; /* Callback when drained a queue. */
 197         u_int            nh_proto;      /* Integer protocol ID. */
 198         u_int            nh_qlimit;     /* Maximum per-CPU queue depth. */
 199         u_int            nh_policy;     /* Work placement policy. */
 200         u_int            nh_dispatch;   /* Dispatch policy. */
 201         u_int            nh_ispare[4];  /* For future use. */
 202         void            *nh_pspare[4];  /* For future use. */
 203 };
 204
 205 /*
 206  * Register, unregister, and other netisr handler management functions.
 207  */
 208 void    netisr_clearqdrops(const struct netisr_handler *nhp);
 209 void    netisr_getqdrops(const struct netisr_handler *nhp,
 210             u_int64_t *qdropsp);
 211 void    netisr_getqlimit(const struct netisr_handler *nhp, u_int *qlimitp);
 212 void    netisr_register(const struct netisr_handler *nhp);
 213 int     netisr_setqlimit(const struct netisr_handler *nhp, u_int qlimit);
 214 void    netisr_unregister(const struct netisr_handler *nhp);
 215
 216 /*
 217  * Process a packet destined for a protocol, and attempt direct dispatch.
 218  * Supplemental source ordering information can be passed using the _src
 219  * variant.
 220  */
 221 int     netisr_dispatch(u_int proto, struct mbuf *m);
 222 int     netisr_dispatch_src(u_int proto, uintptr_t source, struct mbuf *m);
 223 int     netisr_queue(u_int proto, struct mbuf *m);
 224 int     netisr_queue_src(u_int proto, uintptr_t source, struct mbuf *m);
 225
 226 /*
 227  * Provide a default implementation of "map an ID to a CPU ID".
 228  */
 229 u_int   netisr_default_flow2cpu(u_int flowid);
 230
 231 /*
 232  * Utility routines to return the number of CPUs participting in netisr, and
 233  * to return a mapping from a number to a CPU ID that can be used with the
 234  * scheduler.
 235  */
 236 u_int   netisr_get_cpucount(void);
 237 u_int   netisr_get_cpuid(u_int cpunumber);
 238
 239 /*
 240  * Interfaces between DEVICE_POLLING and netisr.
 241  */
 242 void    netisr_sched_poll(void);
 243 void    netisr_poll(void);
 244 void    netisr_pollmore(void);
 245
 246 #endif /* !_KERNEL */
 247 #endif /* !_NET_NETISR_H_ */