lib/librte_eal/common/rte_malloc.c

   1 /* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   2  * Copyright(c) 2010-2019 Intel Corporation
   3  */
   4
   5 #include <stdint.h>
   6 #include <stddef.h>
   7 #include <stdio.h>
   8 #include <string.h>
   9 #include <sys/queue.h>
  10
  11 #include <rte_errno.h>
  12 #include <rte_memcpy.h>
  13 #include <rte_memory.h>
  14 #include <rte_eal.h>
  15 #include <rte_eal_memconfig.h>
  16 #include <rte_branch_prediction.h>
  17 #include <rte_debug.h>
  18 #include <rte_launch.h>
  19 #include <rte_per_lcore.h>
  20 #include <rte_lcore.h>
  21 #include <rte_common.h>
  22 #include <rte_spinlock.h>
  23
  24 #include <rte_malloc.h>
  25 #include "malloc_elem.h"
  26 #include "malloc_heap.h"
  27 #include "eal_memalloc.h"
  28 #include "eal_memcfg.h"
  29 #include "eal_private.h"
  30
  31
  32 /* Free the memory space back to heap */
  33 void rte_free(void *addr)
  34 {
  35         if (addr == NULL) return;
  36         if (malloc_heap_free(malloc_elem_from_data(addr)) < 0)
  37                 RTE_LOG(ERR, EAL, "Error: Invalid memory\n");
  38 }
  39
  40 /*
  41  * Allocate memory on specified heap.
  42  */
  43 void *
  44 rte_malloc_socket(const char *type, size_t size, unsigned int align,
  45                 int socket_arg)
  46 {
  47         /* return NULL if size is 0 or alignment is not power-of-2 */
  48         if (size == 0 || (align && !rte_is_power_of_2(align)))
  49                 return NULL;
  50
  51         /* if there are no hugepages and if we are not allocating from an
  52          * external heap, use memory from any socket available. checking for
  53          * socket being external may return -1 in case of invalid socket, but
  54          * that's OK - if there are no hugepages, it doesn't matter.
  55          */
  56         if (rte_malloc_heap_socket_is_external(socket_arg) != 1 &&
  57                                 !rte_eal_has_hugepages())
  58                 socket_arg = SOCKET_ID_ANY;
  59
  60         return malloc_heap_alloc(type, size, socket_arg, 0,
  61                         align == 0 ? 1 : align, 0, false);
  62 }
  63
  64 /*
  65  * Allocate memory on default heap.
  66  */
  67 void *
  68 rte_malloc(const char *type, size_t size, unsigned align)
  69 {
  70         return rte_malloc_socket(type, size, align, SOCKET_ID_ANY);
  71 }
  72
  73 /*
  74  * Allocate zero'd memory on specified heap.
  75  */
  76 void *
  77 rte_zmalloc_socket(const char *type, size_t size, unsigned align, int socket)
  78 {
  79         void *ptr = rte_malloc_socket(type, size, align, socket);
  80
  81 #ifdef RTE_MALLOC_DEBUG
  82         /*
  83          * If DEBUG is enabled, then freed memory is marked with poison
  84          * value and set to zero on allocation.
  85          * If DEBUG is not enabled then  memory is already zeroed.
  86          */
  87         if (ptr != NULL)
  88                 memset(ptr, 0, size);
  89 #endif
  90         return ptr;
  91 }
  92
  93 /*
  94  * Allocate zero'd memory on default heap.
  95  */
  96 void *
  97 rte_zmalloc(const char *type, size_t size, unsigned align)
  98 {
  99         return rte_zmalloc_socket(type, size, align, SOCKET_ID_ANY);
 100 }
 101
 102 /*
 103  * Allocate zero'd memory on specified heap.
 104  */
 105 void *
 106 rte_calloc_socket(const char *type, size_t num, size_t size, unsigned align, int socket)
 107 {
 108         return rte_zmalloc_socket(type, num * size, align, socket);
 109 }
 110
 111 /*
 112  * Allocate zero'd memory on default heap.
 113  */
 114 void *
 115 rte_calloc(const char *type, size_t num, size_t size, unsigned align)
 116 {
 117         return rte_zmalloc(type, num * size, align);
 118 }
 119
 120 /*
 121  * Resize allocated memory on specified heap.
 122  */
 123 void *
 124 rte_realloc_socket(void *ptr, size_t size, unsigned int align, int socket)
 125 {
 126         if (ptr == NULL)
 127                 return rte_malloc_socket(NULL, size, align, socket);
 128
 129         struct malloc_elem *elem = malloc_elem_from_data(ptr);
 130         if (elem == NULL) {
 131                 RTE_LOG(ERR, EAL, "Error: memory corruption detected\n");
 132                 return NULL;
 133         }
 134
 135         size = RTE_CACHE_LINE_ROUNDUP(size), align = RTE_CACHE_LINE_ROUNDUP(align);
 136
 137         /* check requested socket id and alignment matches first, and if ok,
 138          * see if we can resize block
 139          */
 140         if ((socket == SOCKET_ID_ANY ||
 141              (unsigned int)socket == elem->heap->socket_id) &&
 142                         RTE_PTR_ALIGN(ptr, align) == ptr &&
 143                         malloc_heap_resize(elem, size) == 0)
 144                 return ptr;
 145
 146         /* either requested socket id doesn't match, alignment is off
 147          * or we have no room to expand,
 148          * so move the data.
 149          */
 150         void *new_ptr = rte_malloc_socket(NULL, size, align, socket);
 151         if (new_ptr == NULL)
 152                 return NULL;
 153         const unsigned old_size = elem->size - MALLOC_ELEM_OVERHEAD;
 154         rte_memcpy(new_ptr, ptr, old_size < size ? old_size : size);
 155         rte_free(ptr);
 156
 157         return new_ptr;
 158 }
 159
 160 /*
 161  * Resize allocated memory.
 162  */
 163 void *
 164 rte_realloc(void *ptr, size_t size, unsigned int align)
 165 {
 166         return rte_realloc_socket(ptr, size, align, SOCKET_ID_ANY);
 167 }
 168
 169 int
 170 rte_malloc_validate(const void *ptr, size_t *size)
 171 {
 172         const struct malloc_elem *elem = malloc_elem_from_data(ptr);
 173         if (!malloc_elem_cookies_ok(elem))
 174                 return -1;
 175         if (size != NULL)
 176                 *size = elem->size - elem->pad - MALLOC_ELEM_OVERHEAD;
 177         return 0;
 178 }
 179
 180 /*
 181  * Function to retrieve data for heap on given socket
 182  */
 183 int
 184 rte_malloc_get_socket_stats(int socket,
 185                 struct rte_malloc_socket_stats *socket_stats)
 186 {
 187         struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 188         int heap_idx;
 189
 190         heap_idx = malloc_socket_to_heap_id(socket);
 191         if (heap_idx < 0)
 192                 return -1;
 193
 194         return malloc_heap_get_stats(&mcfg->malloc_heaps[heap_idx],
 195                         socket_stats);
 196 }
 197
 198 /*
 199  * Function to dump contents of all heaps
 200  */
 201 void
 202 rte_malloc_dump_heaps(FILE *f)
 203 {
 204         struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 205         unsigned int idx;
 206
 207         for (idx = 0; idx < RTE_MAX_HEAPS; idx++) {
 208                 fprintf(f, "Heap id: %u\n", idx);
 209                 malloc_heap_dump(&mcfg->malloc_heaps[idx], f);
 210         }
 211 }
 212
 213 int
 214 rte_malloc_heap_get_socket(const char *name)
 215 {
 216         struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 217         struct malloc_heap *heap = NULL;
 218         unsigned int idx;
 219         int ret;
 220
 221         if (name == NULL ||
 222                         strnlen(name, RTE_HEAP_NAME_MAX_LEN) == 0 ||
 223                         strnlen(name, RTE_HEAP_NAME_MAX_LEN) ==
 224                                 RTE_HEAP_NAME_MAX_LEN) {
 225                 rte_errno = EINVAL;
 226                 return -1;
 227         }
 228         rte_mcfg_mem_read_lock();
 229         for (idx = 0; idx < RTE_MAX_HEAPS; idx++) {
 230                 struct malloc_heap *tmp = &mcfg->malloc_heaps[idx];
 231
 232                 if (!strncmp(name, tmp->name, RTE_HEAP_NAME_MAX_LEN)) {
 233                         heap = tmp;
 234                         break;
 235                 }
 236         }
 237
 238         if (heap != NULL) {
 239                 ret = heap->socket_id;
 240         } else {
 241                 rte_errno = ENOENT;
 242                 ret = -1;
 243         }
 244         rte_mcfg_mem_read_unlock();
 245
 246         return ret;
 247 }
 248
 249 int
 250 rte_malloc_heap_socket_is_external(int socket_id)
 251 {
 252         struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 253         unsigned int idx;
 254         int ret = -1;
 255
 256         if (socket_id == SOCKET_ID_ANY)
 257                 return 0;
 258
 259         rte_mcfg_mem_read_lock();
 260         for (idx = 0; idx < RTE_MAX_HEAPS; idx++) {
 261                 struct malloc_heap *tmp = &mcfg->malloc_heaps[idx];
 262
 263                 if ((int)tmp->socket_id == socket_id) {
 264                         /* external memory always has large socket ID's */
 265                         ret = tmp->socket_id >= RTE_MAX_NUMA_NODES;
 266                         break;
 267                 }
 268         }
 269         rte_mcfg_mem_read_unlock();
 270
 271         return ret;
 272 }
 273
 274 /*
 275  * Print stats on memory type. If type is NULL, info on all types is printed
 276  */
 277 void
 278 rte_malloc_dump_stats(FILE *f, __rte_unused const char *type)
 279 {
 280         struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 281         unsigned int heap_id;
 282         struct rte_malloc_socket_stats sock_stats;
 283
 284         /* Iterate through all initialised heaps */
 285         for (heap_id = 0; heap_id < RTE_MAX_HEAPS; heap_id++) {
 286                 struct malloc_heap *heap = &mcfg->malloc_heaps[heap_id];
 287
 288                 malloc_heap_get_stats(heap, &sock_stats);
 289
 290                 fprintf(f, "Heap id:%u\n", heap_id);
 291                 fprintf(f, "\tHeap name:%s\n", heap->name);
 292                 fprintf(f, "\tHeap_size:%zu,\n", sock_stats.heap_totalsz_bytes);
 293                 fprintf(f, "\tFree_size:%zu,\n", sock_stats.heap_freesz_bytes);
 294                 fprintf(f, "\tAlloc_size:%zu,\n", sock_stats.heap_allocsz_bytes);
 295                 fprintf(f, "\tGreatest_free_size:%zu,\n",
 296                                 sock_stats.greatest_free_size);
 297                 fprintf(f, "\tAlloc_count:%u,\n",sock_stats.alloc_count);
 298                 fprintf(f, "\tFree_count:%u,\n", sock_stats.free_count);
 299         }
 300         return;
 301 }
 302
 303 /*
 304  * TODO: Set limit to memory that can be allocated to memory type
 305  */
 306 int
 307 rte_malloc_set_limit(__rte_unused const char *type,
 308                 __rte_unused size_t max)
 309 {
 310         return 0;
 311 }
 312
 313 /*
 314  * Return the IO address of a virtual address obtained through rte_malloc
 315  */
 316 rte_iova_t
 317 rte_malloc_virt2iova(const void *addr)
 318 {
 319         const struct rte_memseg *ms;
 320         struct malloc_elem *elem = malloc_elem_from_data(addr);
 321
 322         if (elem == NULL)
 323                 return RTE_BAD_IOVA;
 324
 325         if (!elem->msl->external && rte_eal_iova_mode() == RTE_IOVA_VA)
 326                 return (uintptr_t) addr;
 327
 328         ms = rte_mem_virt2memseg(addr, elem->msl);
 329         if (ms == NULL)
 330                 return RTE_BAD_IOVA;
 331
 332         if (ms->iova == RTE_BAD_IOVA)
 333                 return RTE_BAD_IOVA;
 334
 335         return ms->iova + RTE_PTR_DIFF(addr, ms->addr);
 336 }
 337
 338 static struct malloc_heap *
 339 find_named_heap(const char *name)
 340 {
 341         struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 342         unsigned int i;
 343
 344         for (i = 0; i < RTE_MAX_HEAPS; i++) {
 345                 struct malloc_heap *heap = &mcfg->malloc_heaps[i];
 346
 347                 if (!strncmp(name, heap->name, RTE_HEAP_NAME_MAX_LEN))
 348                         return heap;
 349         }
 350         return NULL;
 351 }
 352
 353 int
 354 rte_malloc_heap_memory_add(const char *heap_name, void *va_addr, size_t len,
 355                 rte_iova_t iova_addrs[], unsigned int n_pages, size_t page_sz)
 356 {
 357         struct malloc_heap *heap = NULL;
 358         struct rte_memseg_list *msl;
 359         unsigned int n;
 360         int ret;
 361
 362         if (heap_name == NULL || va_addr == NULL ||
 363                         page_sz == 0 || !rte_is_power_of_2(page_sz) ||
 364                         RTE_ALIGN(len, page_sz) != len ||
 365                         !rte_is_aligned(va_addr, page_sz) ||
 366                         ((len / page_sz) != n_pages && iova_addrs != NULL) ||
 367                         strnlen(heap_name, RTE_HEAP_NAME_MAX_LEN) == 0 ||
 368                         strnlen(heap_name, RTE_HEAP_NAME_MAX_LEN) ==
 369                                 RTE_HEAP_NAME_MAX_LEN) {
 370                 rte_errno = EINVAL;
 371                 return -1;
 372         }
 373         rte_mcfg_mem_write_lock();
 374
 375         /* find our heap */
 376         heap = find_named_heap(heap_name);
 377         if (heap == NULL) {
 378                 rte_errno = ENOENT;
 379                 ret = -1;
 380                 goto unlock;
 381         }
 382         if (heap->socket_id < RTE_MAX_NUMA_NODES) {
 383                 /* cannot add memory to internal heaps */
 384                 rte_errno = EPERM;
 385                 ret = -1;
 386                 goto unlock;
 387         }
 388         n = len / page_sz;
 389
 390         msl = malloc_heap_create_external_seg(va_addr, iova_addrs, n, page_sz,
 391                         heap_name, heap->socket_id);
 392         if (msl == NULL) {
 393                 ret = -1;
 394                 goto unlock;
 395         }
 396
 397         rte_spinlock_lock(&heap->lock);
 398         ret = malloc_heap_add_external_memory(heap, msl);
 399         msl->heap = 1; /* mark it as heap segment */
 400         rte_spinlock_unlock(&heap->lock);
 401
 402 unlock:
 403         rte_mcfg_mem_write_unlock();
 404
 405         return ret;
 406 }
 407
 408 int
 409 rte_malloc_heap_memory_remove(const char *heap_name, void *va_addr, size_t len)
 410 {
 411         struct malloc_heap *heap = NULL;
 412         struct rte_memseg_list *msl;
 413         int ret;
 414
 415         if (heap_name == NULL || va_addr == NULL || len == 0 ||
 416                         strnlen(heap_name, RTE_HEAP_NAME_MAX_LEN) == 0 ||
 417                         strnlen(heap_name, RTE_HEAP_NAME_MAX_LEN) ==
 418                                 RTE_HEAP_NAME_MAX_LEN) {
 419                 rte_errno = EINVAL;
 420                 return -1;
 421         }
 422         rte_mcfg_mem_write_lock();
 423         /* find our heap */
 424         heap = find_named_heap(heap_name);
 425         if (heap == NULL) {
 426                 rte_errno = ENOENT;
 427                 ret = -1;
 428                 goto unlock;
 429         }
 430         if (heap->socket_id < RTE_MAX_NUMA_NODES) {
 431                 /* cannot remove memory from internal heaps */
 432                 rte_errno = EPERM;
 433                 ret = -1;
 434                 goto unlock;
 435         }
 436
 437         msl = malloc_heap_find_external_seg(va_addr, len);
 438         if (msl == NULL) {
 439                 ret = -1;
 440                 goto unlock;
 441         }
 442
 443         rte_spinlock_lock(&heap->lock);
 444         ret = malloc_heap_remove_external_memory(heap, va_addr, len);
 445         rte_spinlock_unlock(&heap->lock);
 446         if (ret != 0)
 447                 goto unlock;
 448
 449         ret = malloc_heap_destroy_external_seg(msl);
 450
 451 unlock:
 452         rte_mcfg_mem_write_unlock();
 453
 454         return ret;
 455 }
 456
 457 static int
 458 sync_memory(const char *heap_name, void *va_addr, size_t len, bool attach)
 459 {
 460         struct malloc_heap *heap = NULL;
 461         struct rte_memseg_list *msl;
 462         int ret;
 463
 464         if (heap_name == NULL || va_addr == NULL || len == 0 ||
 465                         strnlen(heap_name, RTE_HEAP_NAME_MAX_LEN) == 0 ||
 466                         strnlen(heap_name, RTE_HEAP_NAME_MAX_LEN) ==
 467                                 RTE_HEAP_NAME_MAX_LEN) {
 468                 rte_errno = EINVAL;
 469                 return -1;
 470         }
 471         rte_mcfg_mem_read_lock();
 472
 473         /* find our heap */
 474         heap = find_named_heap(heap_name);
 475         if (heap == NULL) {
 476                 rte_errno = ENOENT;
 477                 ret = -1;
 478                 goto unlock;
 479         }
 480         /* we shouldn't be able to sync to internal heaps */
 481         if (heap->socket_id < RTE_MAX_NUMA_NODES) {
 482                 rte_errno = EPERM;
 483                 ret = -1;
 484                 goto unlock;
 485         }
 486
 487         /* find corresponding memseg list to sync to */
 488         msl = malloc_heap_find_external_seg(va_addr, len);
 489         if (msl == NULL) {
 490                 ret = -1;
 491                 goto unlock;
 492         }
 493
 494         if (attach) {
 495                 ret = rte_fbarray_attach(&msl->memseg_arr);
 496                 if (ret == 0) {
 497                         /* notify all subscribers that a new memory area was
 498                          * added.
 499                          */
 500                         eal_memalloc_mem_event_notify(RTE_MEM_EVENT_ALLOC,
 501                                         va_addr, len);
 502                 } else {
 503                         ret = -1;
 504                         goto unlock;
 505                 }
 506         } else {
 507                 /* notify all subscribers that a memory area is about to
 508                  * be removed.
 509                  */
 510                 eal_memalloc_mem_event_notify(RTE_MEM_EVENT_FREE,
 511                                 msl->base_va, msl->len);
 512                 ret = rte_fbarray_detach(&msl->memseg_arr);
 513                 if (ret < 0) {
 514                         ret = -1;
 515                         goto unlock;
 516                 }
 517         }
 518 unlock:
 519         rte_mcfg_mem_read_unlock();
 520         return ret;
 521 }
 522
 523 int
 524 rte_malloc_heap_memory_attach(const char *heap_name, void *va_addr, size_t len)
 525 {
 526         return sync_memory(heap_name, va_addr, len, true);
 527 }
 528
 529 int
 530 rte_malloc_heap_memory_detach(const char *heap_name, void *va_addr, size_t len)
 531 {
 532         return sync_memory(heap_name, va_addr, len, false);
 533 }
 534
 535 int
 536 rte_malloc_heap_create(const char *heap_name)
 537 {
 538         struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 539         struct malloc_heap *heap = NULL;
 540         int i, ret;
 541
 542         if (heap_name == NULL ||
 543                         strnlen(heap_name, RTE_HEAP_NAME_MAX_LEN) == 0 ||
 544                         strnlen(heap_name, RTE_HEAP_NAME_MAX_LEN) ==
 545                                 RTE_HEAP_NAME_MAX_LEN) {
 546                 rte_errno = EINVAL;
 547                 return -1;
 548         }
 549         /* check if there is space in the heap list, or if heap with this name
 550          * already exists.
 551          */
 552         rte_mcfg_mem_write_lock();
 553
 554         for (i = 0; i < RTE_MAX_HEAPS; i++) {
 555                 struct malloc_heap *tmp = &mcfg->malloc_heaps[i];
 556                 /* existing heap */
 557                 if (strncmp(heap_name, tmp->name,
 558                                 RTE_HEAP_NAME_MAX_LEN) == 0) {
 559                         RTE_LOG(ERR, EAL, "Heap %s already exists\n",
 560                                 heap_name);
 561                         rte_errno = EEXIST;
 562                         ret = -1;
 563                         goto unlock;
 564                 }
 565                 /* empty heap */
 566                 if (strnlen(tmp->name, RTE_HEAP_NAME_MAX_LEN) == 0) {
 567                         heap = tmp;
 568                         break;
 569                 }
 570         }
 571         if (heap == NULL) {
 572                 RTE_LOG(ERR, EAL, "Cannot create new heap: no space\n");
 573                 rte_errno = ENOSPC;
 574                 ret = -1;
 575                 goto unlock;
 576         }
 577
 578         /* we're sure that we can create a new heap, so do it */
 579         ret = malloc_heap_create(heap, heap_name);
 580 unlock:
 581         rte_mcfg_mem_write_unlock();
 582
 583         return ret;
 584 }
 585
 586 int
 587 rte_malloc_heap_destroy(const char *heap_name)
 588 {
 589         struct malloc_heap *heap = NULL;
 590         int ret;
 591
 592         if (heap_name == NULL ||
 593                         strnlen(heap_name, RTE_HEAP_NAME_MAX_LEN) == 0 ||
 594                         strnlen(heap_name, RTE_HEAP_NAME_MAX_LEN) ==
 595                                 RTE_HEAP_NAME_MAX_LEN) {
 596                 rte_errno = EINVAL;
 597                 return -1;
 598         }
 599         rte_mcfg_mem_write_lock();
 600
 601         /* start from non-socket heaps */
 602         heap = find_named_heap(heap_name);
 603         if (heap == NULL) {
 604                 RTE_LOG(ERR, EAL, "Heap %s not found\n", heap_name);
 605                 rte_errno = ENOENT;
 606                 ret = -1;
 607                 goto unlock;
 608         }
 609         /* we shouldn't be able to destroy internal heaps */
 610         if (heap->socket_id < RTE_MAX_NUMA_NODES) {
 611                 rte_errno = EPERM;
 612                 ret = -1;
 613                 goto unlock;
 614         }
 615         /* sanity checks done, now we can destroy the heap */
 616         rte_spinlock_lock(&heap->lock);
 617         ret = malloc_heap_destroy(heap);
 618
 619         /* if we failed, lock is still active */
 620         if (ret < 0)
 621                 rte_spinlock_unlock(&heap->lock);
 622 unlock:
 623         rte_mcfg_mem_write_unlock();
 624
 625         return ret;
 626 }