]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/10.git/blob - share/man/man9/mbuf.9
Copy head (r256279) to stable/10 as part of the 10.0-RELEASE cycle.
[FreeBSD/stable/10.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 November 13, 2012
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
335 .Dv MHLEN
336 plus one.
337 It is typically preferable to store data into the data region of an
338 .Vt mbuf ,
339 if size permits, as opposed to allocating a separate
340 .Vt mbuf cluster
341 to hold the same data.
342 .\"
343 .Ss Macros and Functions
344 There are numerous predefined macros and functions that provide the
345 developer with common utilities.
346 .\"
347 .Bl -ohang -offset indent
348 .It Fn mtod mbuf type
349 Convert an
350 .Fa mbuf
351 pointer to a data pointer.
352 The macro expands to the data pointer cast to the pointer of the specified
353 .Fa type .
354 .Sy Note :
355 It is advisable to ensure that there is enough contiguous data in
356 .Fa mbuf .
357 See
358 .Fn m_pullup
359 for details.
360 .It Fn MGET mbuf how type
361 Allocate an
362 .Vt mbuf
363 and initialize it to contain internal data.
364 .Fa mbuf
365 will point to the allocated
366 .Vt mbuf
367 on success, or be set to
368 .Dv NULL
369 on failure.
370 The
371 .Fa how
372 argument is to be set to
373 .Dv M_WAITOK
374 or
375 .Dv M_NOWAIT .
376 It specifies whether the caller is willing to block if necessary.
377 A number of other functions and macros related to
378 .Vt mbufs
379 have the same argument because they may
380 at some point need to allocate new
381 .Vt mbufs .
382 .Pp
383 Historical
384 .Vt mbuf
385 allocator (See
386 .Sx HISTORY
387 section) used allocation flags
388 .Dv M_WAIT
389 and
390 .Dv M_DONTWAIT .
391 These constants are kept for compatibility
392 and their use in new code is discouraged.
393 .It Fn MGETHDR mbuf how type
394 Allocate an
395 .Vt mbuf
396 and initialize it to contain a packet header
397 and internal data.
398 See
399 .Fn MGET
400 for details.
401 .It Fn MEXTADD mbuf buf size free opt_arg1 opt_arg2 flags type
402 Associate externally managed data with
403 .Fa mbuf .
404 Any internal data contained in the mbuf will be discarded, and the
405 .Dv M_EXT
406 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 or equal to
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
726 must be smaller than, or equal to, the size of an
727 .Vt mbuf cluster .
728 Return a pointer to an intermediate
729 .Vt mbuf
730 in the chain containing the requested region;
731 the offset in the data region of the
732 .Vt mbuf chain
733 to the data contained in the returned mbuf is stored in
734 .Fa *offsetp .
735 If
736 .Fa offp
737 is NULL, the region may be accessed using
738 .Fn mtod mbuf type .
739 If
740 .Fa offp
741 is non-NULL, the region may be accessed using
742 .Fn mtod mbuf uint8_t + *offsetp .
743 The region of the mbuf chain between its beginning and
744 .Fa off
745 is not modified, therefore it is safe to hold pointers to data within
746 this region before calling
747 .Fn m_pulldown .
748 .\"
749 .It Fn m_copym mbuf offset len how
750 Make a copy of an
751 .Vt mbuf chain
752 starting
753 .Fa offset
754 bytes from the beginning, continuing for
755 .Fa len
756 bytes.
757 If
758 .Fa len
759 is
760 .Dv M_COPYALL ,
761 copy to the end of the
762 .Vt mbuf chain .
763 .Sy Note :
764 The copy is read-only, because the
765 .Vt mbuf clusters
766 are not copied, only their reference counts are incremented.
767 .\"
768 .It Fn m_copypacket mbuf how
769 Copy an entire packet including header, which must be present.
770 This is an optimized version of the common case
771 .Fn m_copym mbuf 0 M_COPYALL how .
772 .Sy Note :
773 the copy is read-only, because the
774 .Vt mbuf clusters
775 are not copied, only their reference counts are incremented.
776 .\"
777 .It Fn m_dup mbuf how
778 Copy a packet header
779 .Vt mbuf chain
780 into a completely new
781 .Vt mbuf chain ,
782 including copying any
783 .Vt mbuf clusters .
784 Use this instead of
785 .Fn m_copypacket
786 when you need a writable copy of an
787 .Vt mbuf chain .
788 .\"
789 .It Fn m_copydata mbuf offset len buf
790 Copy data from an
791 .Vt mbuf chain
792 starting
793 .Fa off
794 bytes from the beginning, continuing for
795 .Fa len
796 bytes, into the indicated buffer
797 .Fa buf .
798 .\"
799 .It Fn m_copyback mbuf offset len buf
800 Copy
801 .Fa len
802 bytes from the buffer
803 .Fa buf
804 back into the indicated
805 .Vt mbuf chain ,
806 starting at
807 .Fa offset
808 bytes from the beginning of the
809 .Vt mbuf chain ,
810 extending the
811 .Vt mbuf chain
812 if necessary.
813 .Sy Note :
814 It does not allocate any
815 .Vt mbuf clusters ,
816 just adds
817 .Vt mbufs
818 to the
819 .Vt mbuf chain .
820 It is safe to set
821 .Fa offset
822 beyond the current
823 .Vt mbuf chain
824 end: zeroed
825 .Vt mbufs
826 will be allocated to fill the space.
827 .\"
828 .It Fn m_length mbuf last
829 Return the length of the
830 .Vt mbuf chain ,
831 and optionally a pointer to the last
832 .Vt mbuf .
833 .\"
834 .It Fn m_dup_pkthdr to from how
835 Upon the function's completion, the
836 .Vt mbuf
837 .Fa to
838 will contain an identical copy of
839 .Fa from->m_pkthdr
840 and the per-packet attributes found in the
841 .Vt mbuf chain
842 .Fa from .
843 The
844 .Vt mbuf
845 .Fa from
846 must have the flag
847 .Dv M_PKTHDR
848 initially set, and
849 .Fa to
850 must be empty on entry.
851 .\"
852 .It Fn m_move_pkthdr to from
853 Move
854 .Va m_pkthdr
855 and the per-packet attributes from the
856 .Vt mbuf chain
857 .Fa from
858 to the
859 .Vt mbuf
860 .Fa to .
861 The
862 .Vt mbuf
863 .Fa from
864 must have the flag
865 .Dv M_PKTHDR
866 initially set, and
867 .Fa to
868 must be empty on entry.
869 Upon the function's completion,
870 .Fa from
871 will have the flag
872 .Dv M_PKTHDR
873 and the per-packet attributes cleared.
874 .\"
875 .It Fn m_fixhdr mbuf
876 Set the packet-header length to the length of the
877 .Vt mbuf chain .
878 .\"
879 .It Fn m_devget buf len offset ifp copy
880 Copy data from a device local memory pointed to by
881 .Fa buf
882 to an
883 .Vt mbuf chain .
884 The copy is done using a specified copy routine
885 .Fa copy ,
886 or
887 .Fn bcopy
888 if
889 .Fa copy
890 is
891 .Dv NULL .
892 .\"
893 .It Fn m_cat m n
894 Concatenate
895 .Fa n
896 to
897 .Fa m .
898 Both
899 .Vt mbuf chains
900 must be of the same type.
901 .Fa N
902 is still valid after the function returned.
903 .Sy Note :
904 It does not handle
905 .Dv M_PKTHDR
906 and friends.
907 .\"
908 .It Fn m_split mbuf len how
909 Partition an
910 .Vt mbuf chain
911 in two pieces, returning the tail:
912 all but the first
913 .Fa len
914 bytes.
915 In case of failure, it returns
916 .Dv NULL
917 and attempts to restore the
918 .Vt mbuf chain
919 to its original state.
920 .\"
921 .It Fn m_apply mbuf off len f arg
922 Apply a function to an
923 .Vt mbuf chain ,
924 at offset
925 .Fa off ,
926 for length
927 .Fa len
928 bytes.
929 Typically used to avoid calls to
930 .Fn m_pullup
931 which would otherwise be unnecessary or undesirable.
932 .Fa arg
933 is a convenience argument which is passed to the callback function
934 .Fa f .
935 .Pp
936 Each time
937 .Fn f
938 is called, it will be passed
939 .Fa arg ,
940 a pointer to the
941 .Fa data
942 in the current mbuf, and the length
943 .Fa len
944 of the data in this mbuf to which the function should be applied.
945 .Pp
946 The function should return zero to indicate success;
947 otherwise, if an error is indicated, then
948 .Fn m_apply
949 will return the error and stop iterating through the
950 .Vt mbuf chain .
951 .\"
952 .It Fn m_getptr mbuf loc off
953 Return a pointer to the mbuf containing the data located at
954 .Fa loc
955 bytes from the beginning of the
956 .Vt mbuf chain .
957 The corresponding offset into the mbuf will be stored in
958 .Fa *off .
959 .It Fn m_defrag m0 how
960 Defragment an mbuf chain, returning the shortest possible
961 chain of mbufs and clusters.
962 If allocation fails and this can not be completed,
963 .Dv NULL
964 will be returned and the original chain will be unchanged.
965 Upon success, the original chain will be freed and the new
966 chain will be returned.
967 .Fa how
968 should be either
969 .Dv M_WAITOK
970 or
971 .Dv M_NOWAIT ,
972 depending on the caller's preference.
973 .Pp
974 This function is especially useful in network drivers, where
975 certain long mbuf chains must be shortened before being added
976 to TX descriptor lists.
977 .It Fn m_unshare m0 how
978 Create a version of the specified mbuf chain whose
979 contents can be safely modified without affecting other users.
980 If allocation fails and this operation can not be completed,
981 .Dv NULL
982 will be returned.
983 The original mbuf chain is always reclaimed and the reference
984 count of any shared mbuf clusters is decremented.
985 .Fa how
986 should be either
987 .Dv M_WAITOK
988 or
989 .Dv M_NOWAIT ,
990 depending on the caller's preference.
991 As a side-effect of this process the returned
992 mbuf chain may be compacted.
993 .Pp
994 This function is especially useful in the transmit path of
995 network code, when data must be encrypted or otherwise
996 altered prior to transmission.
997 .El
998 .Sh HARDWARE-ASSISTED CHECKSUM CALCULATION
999 This section currently applies to TCP/IP only.
1000 In order to save the host CPU resources, computing checksums is
1001 offloaded to the network interface hardware if possible.
1002 The
1003 .Va m_pkthdr
1004 member of the leading
1005 .Vt mbuf
1006 of a packet contains two fields used for that purpose,
1007 .Vt int Va csum_flags
1008 and
1009 .Vt int Va csum_data .
1010 The meaning of those fields depends on the direction a packet flows in,
1011 and on whether the packet is fragmented.
1012 Henceforth,
1013 .Va csum_flags
1014 or
1015 .Va csum_data
1016 of a packet
1017 will denote the corresponding field of the
1018 .Va m_pkthdr
1019 member of the leading
1020 .Vt mbuf
1021 in the
1022 .Vt mbuf chain
1023 containing the packet.
1024 .Pp
1025 On output, checksum offloading is attempted after the outgoing
1026 interface has been determined for a packet.
1027 The interface-specific field
1028 .Va ifnet.if_data.ifi_hwassist
1029 (see
1030 .Xr ifnet 9 )
1031 is consulted for the capabilities of the interface to assist in
1032 computing checksums.
1033 The
1034 .Va csum_flags
1035 field of the packet header is set to indicate which actions the interface
1036 is supposed to perform on it.
1037 The actions unsupported by the network interface are done in the
1038 software prior to passing the packet down to the interface driver;
1039 such actions will never be requested through
1040 .Va csum_flags .
1041 .Pp
1042 The flags demanding a particular action from an interface are as follows:
1043 .Bl -tag -width ".Dv CSUM_TCP" -offset indent
1044 .It Dv CSUM_IP
1045 The IP header checksum is to be computed and stored in the
1046 corresponding field of the packet.
1047 The hardware is expected to know the format of an IP header
1048 to determine the offset of the IP checksum field.
1049 .It Dv CSUM_TCP
1050 The TCP checksum is to be computed.
1051 (See below.)
1052 .It Dv CSUM_UDP
1053 The UDP checksum is to be computed.
1054 (See below.)
1055 .El
1056 .Pp
1057 Should a TCP or UDP checksum be offloaded to the hardware,
1058 the field
1059 .Va csum_data
1060 will contain the byte offset of the checksum field relative to the
1061 end of the IP header.
1062 In this case, the checksum field will be initially
1063 set by the TCP/IP module to the checksum of the pseudo header
1064 defined by the TCP and UDP specifications.
1065 .Pp
1066 On input, an interface indicates the actions it has performed
1067 on a packet by setting one or more of the following flags in
1068 .Va csum_flags
1069 associated with the packet:
1070 .Bl -tag -width ".Dv CSUM_IP_CHECKED" -offset indent
1071 .It Dv CSUM_IP_CHECKED
1072 The IP header checksum has been computed.
1073 .It Dv CSUM_IP_VALID
1074 The IP header has a valid checksum.
1075 This flag can appear only in combination with
1076 .Dv CSUM_IP_CHECKED .
1077 .It Dv CSUM_DATA_VALID
1078 The checksum of the data portion of the IP packet has been computed
1079 and stored in the field
1080 .Va csum_data
1081 in network byte order.
1082 .It Dv CSUM_PSEUDO_HDR
1083 Can be set only along with
1084 .Dv CSUM_DATA_VALID
1085 to indicate that the IP data checksum found in
1086 .Va csum_data
1087 allows for the pseudo header defined by the TCP and UDP specifications.
1088 Otherwise the checksum of the pseudo header must be calculated by
1089 the host CPU and added to
1090 .Va csum_data
1091 to obtain the final checksum to be used for TCP or UDP validation purposes.
1092 .El
1093 .Pp
1094 If a particular network interface just indicates success or
1095 failure of TCP or UDP checksum validation without returning
1096 the exact value of the checksum to the host CPU, its driver can mark
1097 .Dv CSUM_DATA_VALID
1098 and
1099 .Dv CSUM_PSEUDO_HDR
1100 in
1101 .Va csum_flags ,
1102 and set
1103 .Va csum_data
1104 to
1105 .Li 0xFFFF
1106 hexadecimal to indicate a valid checksum.
1107 It is a peculiarity of the algorithm used that the Internet checksum
1108 calculated over any valid packet will be
1109 .Li 0xFFFF
1110 as long as the original checksum field is included.
1111 .Sh STRESS TESTING
1112 When running a kernel compiled with the option
1113 .Dv MBUF_STRESS_TEST ,
1114 the following
1115 .Xr sysctl 8 Ns
1116 -controlled options may be used to create
1117 various failure/extreme cases for testing of network drivers
1118 and other parts of the kernel that rely on
1119 .Vt mbufs .
1120 .Bl -tag -width ident
1121 .It Va net.inet.ip.mbuf_frag_size
1122 Causes
1123 .Fn ip_output
1124 to fragment outgoing
1125 .Vt mbuf chains
1126 into fragments of the specified size.
1127 Setting this variable to 1 is an excellent way to
1128 test the long
1129 .Vt mbuf chain
1130 handling ability of network drivers.
1131 .It Va kern.ipc.m_defragrandomfailures
1132 Causes the function
1133 .Fn m_defrag
1134 to randomly fail, returning
1135 .Dv NULL .
1136 Any piece of code which uses
1137 .Fn m_defrag
1138 should be tested with this feature.
1139 .El
1140 .Sh RETURN VALUES
1141 See above.
1142 .Sh SEE ALSO
1143 .Xr ifnet 9 ,
1144 .Xr mbuf_tags 9
1145 .Sh HISTORY
1146 .\" Please correct me if I'm wrong
1147 .Vt Mbufs
1148 appeared in an early version of
1149 .Bx .
1150 Besides being used for network packets, they were used
1151 to store various dynamic structures, such as routing table
1152 entries, interface addresses, protocol control blocks, etc.
1153 In more recent
1154 .Fx
1155 use of
1156 .Vt mbufs
1157 is almost entirely limited to packet storage, with
1158 .Xr uma 9
1159 zones being used directly to store other network-related memory.
1160 .Pp
1161 Historically, the
1162 .Vt mbuf
1163 allocator has been a special-purpose memory allocator able to run in
1164 interrupt contexts and allocating from a special kernel address space map.
1165 As of
1166 .Fx 5.3 ,
1167 the
1168 .Vt mbuf
1169 allocator is a wrapper around
1170 .Xr uma 9 ,
1171 allowing caching of
1172 .Vt mbufs ,
1173 clusters, and
1174 .Vt mbuf
1175 + cluster pairs in per-CPU caches, as well as bringing other benefits of
1176 slab allocation.
1177 .Sh AUTHORS
1178 The original
1179 .Nm
1180 manual page was written by Yar Tikhiy.
1181 The
1182 .Xr uma 9
1183 .Vt mbuf
1184 allocator was written by Bosko Milekic.