lib/librte_eal/linuxapp/eal/eal_memalloc.c

   1 /* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   2  * Copyright(c) 2017-2018 Intel Corporation
   3  */
   4
   5 #define _FILE_OFFSET_BITS 64
   6 #include <errno.h>
   7 #include <stdarg.h>
   8 #include <stdbool.h>
   9 #include <stdlib.h>
  10 #include <stdio.h>
  11 #include <stdint.h>
  12 #include <inttypes.h>
  13 #include <string.h>
  14 #include <sys/mman.h>
  15 #include <sys/types.h>
  16 #include <sys/stat.h>
  17 #include <sys/queue.h>
  18 #include <sys/file.h>
  19 #include <unistd.h>
  20 #include <limits.h>
  21 #include <fcntl.h>
  22 #include <sys/ioctl.h>
  23 #include <sys/time.h>
  24 #include <signal.h>
  25 #include <setjmp.h>
  26 #ifdef F_ADD_SEALS /* if file sealing is supported, so is memfd */
  27 #include <linux/memfd.h>
  28 #define MEMFD_SUPPORTED
  29 #endif
  30 #ifdef RTE_EAL_NUMA_AWARE_HUGEPAGES
  31 #include <numa.h>
  32 #include <numaif.h>
  33 #endif
  34 #include <linux/falloc.h>
  35 #include <linux/mman.h> /* for hugetlb-related mmap flags */
  36
  37 #include <rte_common.h>
  38 #include <rte_log.h>
  39 #include <rte_eal_memconfig.h>
  40 #include <rte_eal.h>
  41 #include <rte_errno.h>
  42 #include <rte_memory.h>
  43 #include <rte_spinlock.h>
  44
  45 #include "eal_filesystem.h"
  46 #include "eal_internal_cfg.h"
  47 #include "eal_memalloc.h"
  48 #include "eal_private.h"
  49
  50 const int anonymous_hugepages_supported =
  51 #ifdef MAP_HUGE_SHIFT
  52                 1;
  53 #define RTE_MAP_HUGE_SHIFT MAP_HUGE_SHIFT
  54 #else
  55                 0;
  56 #define RTE_MAP_HUGE_SHIFT 26
  57 #endif
  58
  59 /*
  60  * we've already checked memfd support at compile-time, but we also need to
  61  * check if we can create hugepage files with memfd.
  62  *
  63  * also, this is not a constant, because while we may be *compiled* with memfd
  64  * hugetlbfs support, we might not be *running* on a system that supports memfd
  65  * and/or memfd with hugetlbfs, so we need to be able to adjust this flag at
  66  * runtime, and fall back to anonymous memory.
  67  */
  68 static int memfd_create_supported =
  69 #ifdef MFD_HUGETLB
  70                 1;
  71 #define RTE_MFD_HUGETLB MFD_HUGETLB
  72 #else
  73                 0;
  74 #define RTE_MFD_HUGETLB 4U
  75 #endif
  76
  77 /*
  78  * not all kernel version support fallocate on hugetlbfs, so fall back to
  79  * ftruncate and disallow deallocation if fallocate is not supported.
  80  */
  81 static int fallocate_supported = -1; /* unknown */
  82
  83 /*
  84  * we have two modes - single file segments, and file-per-page mode.
  85  *
  86  * for single-file segments, we need some kind of mechanism to keep track of
  87  * which hugepages can be freed back to the system, and which cannot. we cannot
  88  * use flock() because they don't allow locking parts of a file, and we cannot
  89  * use fcntl() due to issues with their semantics, so we will have to rely on a
  90  * bunch of lockfiles for each page. so, we will use 'fds' array to keep track
  91  * of per-page lockfiles. we will store the actual segment list fd in the
  92  * 'memseg_list_fd' field.
  93  *
  94  * for file-per-page mode, each page will have its own fd, so 'memseg_list_fd'
  95  * will be invalid (set to -1), and we'll use 'fds' to keep track of page fd's.
  96  *
  97  * we cannot know how many pages a system will have in advance, but we do know
  98  * that they come in lists, and we know lengths of these lists. so, simply store
  99  * a malloc'd array of fd's indexed by list and segment index.
 100  *
 101  * they will be initialized at startup, and filled as we allocate/deallocate
 102  * segments.
 103  */
 104 static struct {
 105         int *fds; /**< dynamically allocated array of segment lock fd's */
 106         int memseg_list_fd; /**< memseg list fd */
 107         int len; /**< total length of the array */
 108         int count; /**< entries used in an array */
 109 } fd_list[RTE_MAX_MEMSEG_LISTS];
 110
 111 /** local copy of a memory map, used to synchronize memory hotplug in MP */
 112 static struct rte_memseg_list local_memsegs[RTE_MAX_MEMSEG_LISTS];
 113
 114 static sigjmp_buf huge_jmpenv;
 115
 116 static void __rte_unused huge_sigbus_handler(int signo __rte_unused)
 117 {
 118         siglongjmp(huge_jmpenv, 1);
 119 }
 120
 121 /* Put setjmp into a wrap method to avoid compiling error. Any non-volatile,
 122  * non-static local variable in the stack frame calling sigsetjmp might be
 123  * clobbered by a call to longjmp.
 124  */
 125 static int __rte_unused huge_wrap_sigsetjmp(void)
 126 {
 127         return sigsetjmp(huge_jmpenv, 1);
 128 }
 129
 130 static struct sigaction huge_action_old;
 131 static int huge_need_recover;
 132
 133 static void __rte_unused
 134 huge_register_sigbus(void)
 135 {
 136         sigset_t mask;
 137         struct sigaction action;
 138
 139         sigemptyset(&mask);
 140         sigaddset(&mask, SIGBUS);
 141         action.sa_flags = 0;
 142         action.sa_mask = mask;
 143         action.sa_handler = huge_sigbus_handler;
 144
 145         huge_need_recover = !sigaction(SIGBUS, &action, &huge_action_old);
 146 }
 147
 148 static void __rte_unused
 149 huge_recover_sigbus(void)
 150 {
 151         if (huge_need_recover) {
 152                 sigaction(SIGBUS, &huge_action_old, NULL);
 153                 huge_need_recover = 0;
 154         }
 155 }
 156
 157 #ifdef RTE_EAL_NUMA_AWARE_HUGEPAGES
 158 static bool
 159 check_numa(void)
 160 {
 161         bool ret = true;
 162         /* Check if kernel supports NUMA. */
 163         if (numa_available() != 0) {
 164                 RTE_LOG(DEBUG, EAL, "NUMA is not supported.\n");
 165                 ret = false;
 166         }
 167         return ret;
 168 }
 169
 170 static void
 171 prepare_numa(int *oldpolicy, struct bitmask *oldmask, int socket_id)
 172 {
 173         RTE_LOG(DEBUG, EAL, "Trying to obtain current memory policy.\n");
 174         if (get_mempolicy(oldpolicy, oldmask->maskp,
 175                           oldmask->size + 1, 0, 0) < 0) {
 176                 RTE_LOG(ERR, EAL,
 177                         "Failed to get current mempolicy: %s. "
 178                         "Assuming MPOL_DEFAULT.\n", strerror(errno));
 179                 oldpolicy = MPOL_DEFAULT;
 180         }
 181         RTE_LOG(DEBUG, EAL,
 182                 "Setting policy MPOL_PREFERRED for socket %d\n",
 183                 socket_id);
 184         numa_set_preferred(socket_id);
 185 }
 186
 187 static void
 188 restore_numa(int *oldpolicy, struct bitmask *oldmask)
 189 {
 190         RTE_LOG(DEBUG, EAL,
 191                 "Restoring previous memory policy: %d\n", *oldpolicy);
 192         if (*oldpolicy == MPOL_DEFAULT) {
 193                 numa_set_localalloc();
 194         } else if (set_mempolicy(*oldpolicy, oldmask->maskp,
 195                                  oldmask->size + 1) < 0) {
 196                 RTE_LOG(ERR, EAL, "Failed to restore mempolicy: %s\n",
 197                         strerror(errno));
 198                 numa_set_localalloc();
 199         }
 200         numa_free_cpumask(oldmask);
 201 }
 202 #endif
 203
 204 /*
 205  * uses fstat to report the size of a file on disk
 206  */
 207 static off_t
 208 get_file_size(int fd)
 209 {
 210         struct stat st;
 211         if (fstat(fd, &st) < 0)
 212                 return 0;
 213         return st.st_size;
 214 }
 215
 216 static inline uint32_t
 217 bsf64(uint64_t v)
 218 {
 219         return (uint32_t)__builtin_ctzll(v);
 220 }
 221
 222 static inline uint32_t
 223 log2_u64(uint64_t v)
 224 {
 225         if (v == 0)
 226                 return 0;
 227         v = rte_align64pow2(v);
 228         return bsf64(v);
 229 }
 230
 231 static int
 232 pagesz_flags(uint64_t page_sz)
 233 {
 234         /* as per mmap() manpage, all page sizes are log2 of page size
 235          * shifted by MAP_HUGE_SHIFT
 236          */
 237         int log2 = log2_u64(page_sz);
 238         return log2 << RTE_MAP_HUGE_SHIFT;
 239 }
 240
 241 /* returns 1 on successful lock, 0 on unsuccessful lock, -1 on error */
 242 static int lock(int fd, int type)
 243 {
 244         int ret;
 245
 246         /* flock may be interrupted */
 247         do {
 248                 ret = flock(fd, type | LOCK_NB);
 249         } while (ret && errno == EINTR);
 250
 251         if (ret && errno == EWOULDBLOCK) {
 252                 /* couldn't lock */
 253                 return 0;
 254         } else if (ret) {
 255                 RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): error calling flock(): %s\n",
 256                         __func__, strerror(errno));
 257                 return -1;
 258         }
 259         /* lock was successful */
 260         return 1;
 261 }
 262
 263 static int get_segment_lock_fd(int list_idx, int seg_idx)
 264 {
 265         char path[PATH_MAX] = {0};
 266         int fd;
 267
 268         if (list_idx < 0 || list_idx >= (int)RTE_DIM(fd_list))
 269                 return -1;
 270         if (seg_idx < 0 || seg_idx >= fd_list[list_idx].len)
 271                 return -1;
 272
 273         fd = fd_list[list_idx].fds[seg_idx];
 274         /* does this lock already exist? */
 275         if (fd >= 0)
 276                 return fd;
 277
 278         eal_get_hugefile_lock_path(path, sizeof(path),
 279                         list_idx * RTE_MAX_MEMSEG_PER_LIST + seg_idx);
 280
 281         fd = open(path, O_CREAT | O_RDWR, 0660);
 282         if (fd < 0) {
 283                 RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): error creating lockfile '%s': %s\n",
 284                         __func__, path, strerror(errno));
 285                 return -1;
 286         }
 287         /* take out a read lock */
 288         if (lock(fd, LOCK_SH) != 1) {
 289                 RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): failed to take out a readlock on '%s': %s\n",
 290                         __func__, path, strerror(errno));
 291                 close(fd);
 292                 return -1;
 293         }
 294         /* store it for future reference */
 295         fd_list[list_idx].fds[seg_idx] = fd;
 296         fd_list[list_idx].count++;
 297         return fd;
 298 }
 299
 300 static int unlock_segment(int list_idx, int seg_idx)
 301 {
 302         int fd, ret;
 303
 304         if (list_idx < 0 || list_idx >= (int)RTE_DIM(fd_list))
 305                 return -1;
 306         if (seg_idx < 0 || seg_idx >= fd_list[list_idx].len)
 307                 return -1;
 308
 309         fd = fd_list[list_idx].fds[seg_idx];
 310
 311         /* upgrade lock to exclusive to see if we can remove the lockfile */
 312         ret = lock(fd, LOCK_EX);
 313         if (ret == 1) {
 314                 /* we've succeeded in taking exclusive lock, this lockfile may
 315                  * be removed.
 316                  */
 317                 char path[PATH_MAX] = {0};
 318                 eal_get_hugefile_lock_path(path, sizeof(path),
 319                                 list_idx * RTE_MAX_MEMSEG_PER_LIST + seg_idx);
 320                 if (unlink(path)) {
 321                         RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): error removing lockfile '%s': %s\n",
 322                                         __func__, path, strerror(errno));
 323                 }
 324         }
 325         /* we don't want to leak the fd, so even if we fail to lock, close fd
 326          * and remove it from list anyway.
 327          */
 328         close(fd);
 329         fd_list[list_idx].fds[seg_idx] = -1;
 330         fd_list[list_idx].count--;
 331
 332         if (ret < 0)
 333                 return -1;
 334         return 0;
 335 }
 336
 337 static int
 338 get_seg_memfd(struct hugepage_info *hi __rte_unused,
 339                 unsigned int list_idx __rte_unused,
 340                 unsigned int seg_idx __rte_unused)
 341 {
 342 #ifdef MEMFD_SUPPORTED
 343         int fd;
 344         char segname[250]; /* as per manpage, limit is 249 bytes plus null */
 345
 346         int flags = RTE_MFD_HUGETLB | pagesz_flags(hi->hugepage_sz);
 347
 348         if (internal_config.single_file_segments) {
 349                 fd = fd_list[list_idx].memseg_list_fd;
 350
 351                 if (fd < 0) {
 352                         snprintf(segname, sizeof(segname), "seg_%i", list_idx);
 353                         fd = memfd_create(segname, flags);
 354                         if (fd < 0) {
 355                                 RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): memfd create failed: %s\n",
 356                                         __func__, strerror(errno));
 357                                 return -1;
 358                         }
 359                         fd_list[list_idx].memseg_list_fd = fd;
 360                 }
 361         } else {
 362                 fd = fd_list[list_idx].fds[seg_idx];
 363
 364                 if (fd < 0) {
 365                         snprintf(segname, sizeof(segname), "seg_%i-%i",
 366                                         list_idx, seg_idx);
 367                         fd = memfd_create(segname, flags);
 368                         if (fd < 0) {
 369                                 RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): memfd create failed: %s\n",
 370                                         __func__, strerror(errno));
 371                                 return -1;
 372                         }
 373                         fd_list[list_idx].fds[seg_idx] = fd;
 374                 }
 375         }
 376         return fd;
 377 #endif
 378         return -1;
 379 }
 380
 381 static int
 382 get_seg_fd(char *path, int buflen, struct hugepage_info *hi,
 383                 unsigned int list_idx, unsigned int seg_idx)
 384 {
 385         int fd;
 386
 387         /* for in-memory mode, we only make it here when we're sure we support
 388          * memfd, and this is a special case.
 389          */
 390         if (internal_config.in_memory)
 391                 return get_seg_memfd(hi, list_idx, seg_idx);
 392
 393         if (internal_config.single_file_segments) {
 394                 /* create a hugepage file path */
 395                 eal_get_hugefile_path(path, buflen, hi->hugedir, list_idx);
 396
 397                 fd = fd_list[list_idx].memseg_list_fd;
 398
 399                 if (fd < 0) {
 400                         fd = open(path, O_CREAT | O_RDWR, 0600);
 401                         if (fd < 0) {
 402                                 RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): open failed: %s\n",
 403                                         __func__, strerror(errno));
 404                                 return -1;
 405                         }
 406                         /* take out a read lock and keep it indefinitely */
 407                         if (lock(fd, LOCK_SH) < 0) {
 408                                 RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): lock failed: %s\n",
 409                                         __func__, strerror(errno));
 410                                 close(fd);
 411                                 return -1;
 412                         }
 413                         fd_list[list_idx].memseg_list_fd = fd;
 414                 }
 415         } else {
 416                 /* create a hugepage file path */
 417                 eal_get_hugefile_path(path, buflen, hi->hugedir,
 418                                 list_idx * RTE_MAX_MEMSEG_PER_LIST + seg_idx);
 419
 420                 fd = fd_list[list_idx].fds[seg_idx];
 421
 422                 if (fd < 0) {
 423                         fd = open(path, O_CREAT | O_RDWR, 0600);
 424                         if (fd < 0) {
 425                                 RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): open failed: %s\n",
 426                                         __func__, strerror(errno));
 427                                 return -1;
 428                         }
 429                         /* take out a read lock */
 430                         if (lock(fd, LOCK_SH) < 0) {
 431                                 RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): lock failed: %s\n",
 432                                         __func__, strerror(errno));
 433                                 close(fd);
 434                                 return -1;
 435                         }
 436                         fd_list[list_idx].fds[seg_idx] = fd;
 437                 }
 438         }
 439         return fd;
 440 }
 441
 442 static int
 443 resize_hugefile(int fd, char *path, int list_idx, int seg_idx,
 444                 uint64_t fa_offset, uint64_t page_sz, bool grow)
 445 {
 446         bool again = false;
 447
 448         /* in-memory mode is a special case, because we don't need to perform
 449          * any locking, and we can be sure that fallocate() is supported.
 450          */
 451         if (internal_config.in_memory) {
 452                 int flags = grow ? 0 : FALLOC_FL_PUNCH_HOLE |
 453                                 FALLOC_FL_KEEP_SIZE;
 454                 int ret;
 455
 456                 /* grow or shrink the file */
 457                 ret = fallocate(fd, flags, fa_offset, page_sz);
 458
 459                 if (ret < 0) {
 460                         RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): fallocate() failed: %s\n",
 461                                         __func__,
 462                                         strerror(errno));
 463                         return -1;
 464                 }
 465                 /* increase/decrease total segment count */
 466                 fd_list[list_idx].count += (grow ? 1 : -1);
 467                 if (!grow && fd_list[list_idx].count == 0) {
 468                         close(fd_list[list_idx].memseg_list_fd);
 469                         fd_list[list_idx].memseg_list_fd = -1;
 470                 }
 471                 return 0;
 472         }
 473
 474         do {
 475                 if (fallocate_supported == 0) {
 476                         /* we cannot deallocate memory if fallocate() is not
 477                          * supported, and hugepage file is already locked at
 478                          * creation, so no further synchronization needed.
 479                          */
 480
 481                         if (!grow) {
 482                                 RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): fallocate not supported, not freeing page back to the system\n",
 483                                         __func__);
 484                                 return -1;
 485                         }
 486                         uint64_t new_size = fa_offset + page_sz;
 487                         uint64_t cur_size = get_file_size(fd);
 488
 489                         /* fallocate isn't supported, fall back to ftruncate */
 490                         if (new_size > cur_size &&
 491                                         ftruncate(fd, new_size) < 0) {
 492                                 RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): ftruncate() failed: %s\n",
 493                                         __func__, strerror(errno));
 494                                 return -1;
 495                         }
 496                 } else {
 497                         int flags = grow ? 0 : FALLOC_FL_PUNCH_HOLE |
 498                                         FALLOC_FL_KEEP_SIZE;
 499                         int ret, lock_fd;
 500
 501                         /* if fallocate() is supported, we need to take out a
 502                          * read lock on allocate (to prevent other processes
 503                          * from deallocating this page), and take out a write
 504                          * lock on deallocate (to ensure nobody else is using
 505                          * this page).
 506                          *
 507                          * read locks on page itself are already taken out at
 508                          * file creation, in get_seg_fd().
 509                          *
 510                          * we cannot rely on simple use of flock() call, because
 511                          * we need to be able to lock a section of the file,
 512                          * and we cannot use fcntl() locks, because of numerous
 513                          * problems with their semantics, so we will use
 514                          * deterministically named lock files for each section
 515                          * of the file.
 516                          *
 517                          * if we're shrinking the file, we want to upgrade our
 518                          * lock from shared to exclusive.
 519                          *
 520                          * lock_fd is an fd for a lockfile, not for the segment
 521                          * list.
 522                          */
 523                         lock_fd = get_segment_lock_fd(list_idx, seg_idx);
 524
 525                         if (!grow) {
 526                                 /* we are using this lockfile to determine
 527                                  * whether this particular page is locked, as we
 528                                  * are in single file segments mode and thus
 529                                  * cannot use regular flock() to get this info.
 530                                  *
 531                                  * we want to try and take out an exclusive lock
 532                                  * on the lock file to determine if we're the
 533                                  * last ones using this page, and if not, we
 534                                  * won't be shrinking it, and will instead exit
 535                                  * prematurely.
 536                                  */
 537                                 ret = lock(lock_fd, LOCK_EX);
 538
 539                                 /* drop the lock on the lockfile, so that even
 540                                  * if we couldn't shrink the file ourselves, we
 541                                  * are signalling to other processes that we're
 542                                  * no longer using this page.
 543                                  */
 544                                 if (unlock_segment(list_idx, seg_idx))
 545                                         RTE_LOG(ERR, EAL, "Could not unlock segment\n");
 546
 547                                 /* additionally, if this was the last lock on
 548                                  * this segment list, we can safely close the
 549                                  * page file fd, so that one of the processes
 550                                  * could then delete the file after shrinking.
 551                                  */
 552                                 if (ret < 1 && fd_list[list_idx].count == 0) {
 553                                         close(fd);
 554                                         fd_list[list_idx].memseg_list_fd = -1;
 555                                 }
 556
 557                                 if (ret < 0) {
 558                                         RTE_LOG(ERR, EAL, "Could not lock segment\n");
 559                                         return -1;
 560                                 }
 561                                 if (ret == 0)
 562                                         /* failed to lock, not an error. */
 563                                         return 0;
 564                         }
 565
 566                         /* grow or shrink the file */
 567                         ret = fallocate(fd, flags, fa_offset, page_sz);
 568
 569                         if (ret < 0) {
 570                                 if (fallocate_supported == -1 &&
 571                                                 errno == ENOTSUP) {
 572                                         RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): fallocate() not supported, hugepage deallocation will be disabled\n",
 573                                                 __func__);
 574                                         again = true;
 575                                         fallocate_supported = 0;
 576                                 } else {
 577                                         RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): fallocate() failed: %s\n",
 578                                                 __func__,
 579                                                 strerror(errno));
 580                                         return -1;
 581                                 }
 582                         } else {
 583                                 fallocate_supported = 1;
 584
 585                                 /* we've grew/shrunk the file, and we hold an
 586                                  * exclusive lock now. check if there are no
 587                                  * more segments active in this segment list,
 588                                  * and remove the file if there aren't.
 589                                  */
 590                                 if (fd_list[list_idx].count == 0) {
 591                                         if (unlink(path))
 592                                                 RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): unlinking '%s' failed: %s\n",
 593                                                         __func__, path,
 594                                                         strerror(errno));
 595                                         close(fd);
 596                                         fd_list[list_idx].memseg_list_fd = -1;
 597                                 }
 598                         }
 599                 }
 600         } while (again);
 601         return 0;
 602 }
 603
 604 static int
 605 alloc_seg(struct rte_memseg *ms, void *addr, int socket_id,
 606                 struct hugepage_info *hi, unsigned int list_idx,
 607                 unsigned int seg_idx)
 608 {
 609 #ifdef RTE_EAL_NUMA_AWARE_HUGEPAGES
 610         int cur_socket_id = 0;
 611 #endif
 612         uint64_t map_offset;
 613         rte_iova_t iova;
 614         void *va;
 615         char path[PATH_MAX];
 616         int ret = 0;
 617         int fd;
 618         size_t alloc_sz;
 619         int flags;
 620         void *new_addr;
 621
 622         alloc_sz = hi->hugepage_sz;
 623
 624         /* these are checked at init, but code analyzers don't know that */
 625         if (internal_config.in_memory && !anonymous_hugepages_supported) {
 626                 RTE_LOG(ERR, EAL, "Anonymous hugepages not supported, in-memory mode cannot allocate memory\n");
 627                 return -1;
 628         }
 629         if (internal_config.in_memory && !memfd_create_supported &&
 630                         internal_config.single_file_segments) {
 631                 RTE_LOG(ERR, EAL, "Single-file segments are not supported without memfd support\n");
 632                 return -1;
 633         }
 634
 635         /* in-memory without memfd is a special case */
 636         int mmap_flags;
 637
 638         if (internal_config.in_memory && !memfd_create_supported) {
 639                 int pagesz_flag, flags;
 640
 641                 pagesz_flag = pagesz_flags(alloc_sz);
 642                 flags = pagesz_flag | MAP_HUGETLB | MAP_FIXED |
 643                                 MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS;
 644                 fd = -1;
 645                 mmap_flags = flags;
 646
 647                 /* single-file segments codepath will never be active
 648                  * here because in-memory mode is incompatible with the
 649                  * fallback path, and it's stopped at EAL initialization
 650                  * stage.
 651                  */
 652                 map_offset = 0;
 653         } else {
 654                 /* takes out a read lock on segment or segment list */
 655                 fd = get_seg_fd(path, sizeof(path), hi, list_idx, seg_idx);
 656                 if (fd < 0) {
 657                         RTE_LOG(ERR, EAL, "Couldn't get fd on hugepage file\n");
 658                         return -1;
 659                 }
 660
 661                 if (internal_config.single_file_segments) {
 662                         map_offset = seg_idx * alloc_sz;
 663                         ret = resize_hugefile(fd, path, list_idx, seg_idx,
 664                                         map_offset, alloc_sz, true);
 665                         if (ret < 0)
 666                                 goto resized;
 667                 } else {
 668                         map_offset = 0;
 669                         if (ftruncate(fd, alloc_sz) < 0) {
 670                                 RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): ftruncate() failed: %s\n",
 671                                         __func__, strerror(errno));
 672                                 goto resized;
 673                         }
 674                         if (internal_config.hugepage_unlink &&
 675                                         !internal_config.in_memory) {
 676                                 if (unlink(path)) {
 677                                         RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): unlink() failed: %s\n",
 678                                                 __func__, strerror(errno));
 679                                         goto resized;
 680                                 }
 681                         }
 682                 }
 683                 mmap_flags = MAP_SHARED | MAP_POPULATE | MAP_FIXED;
 684         }
 685
 686         /*
 687          * map the segment, and populate page tables, the kernel fills
 688          * this segment with zeros if it's a new page.
 689          */
 690         va = mmap(addr, alloc_sz, PROT_READ | PROT_WRITE, mmap_flags, fd,
 691                         map_offset);
 692
 693         if (va == MAP_FAILED) {
 694                 RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): mmap() failed: %s\n", __func__,
 695                         strerror(errno));
 696                 /* mmap failed, but the previous region might have been
 697                  * unmapped anyway. try to remap it
 698                  */
 699                 goto unmapped;
 700         }
 701         if (va != addr) {
 702                 RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): wrong mmap() address\n", __func__);
 703                 munmap(va, alloc_sz);
 704                 goto resized;
 705         }
 706
 707         /* In linux, hugetlb limitations, like cgroup, are
 708          * enforced at fault time instead of mmap(), even
 709          * with the option of MAP_POPULATE. Kernel will send
 710          * a SIGBUS signal. To avoid to be killed, save stack
 711          * environment here, if SIGBUS happens, we can jump
 712          * back here.
 713          */
 714         if (huge_wrap_sigsetjmp()) {
 715                 RTE_LOG(DEBUG, EAL, "SIGBUS: Cannot mmap more hugepages of size %uMB\n",
 716                         (unsigned int)(alloc_sz >> 20));
 717                 goto mapped;
 718         }
 719
 720         /* we need to trigger a write to the page to enforce page fault and
 721          * ensure that page is accessible to us, but we can't overwrite value
 722          * that is already there, so read the old value, and write itback.
 723          * kernel populates the page with zeroes initially.
 724          */
 725         *(volatile int *)addr = *(volatile int *)addr;
 726
 727         iova = rte_mem_virt2iova(addr);
 728         if (iova == RTE_BAD_PHYS_ADDR) {
 729                 RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): can't get IOVA addr\n",
 730                         __func__);
 731                 goto mapped;
 732         }
 733
 734 #ifdef RTE_EAL_NUMA_AWARE_HUGEPAGES
 735         move_pages(getpid(), 1, &addr, NULL, &cur_socket_id, 0);
 736
 737         if (cur_socket_id != socket_id) {
 738                 RTE_LOG(DEBUG, EAL,
 739                                 "%s(): allocation happened on wrong socket (wanted %d, got %d)\n",
 740                         __func__, socket_id, cur_socket_id);
 741                 goto mapped;
 742         }
 743 #endif
 744
 745         ms->addr = addr;
 746         ms->hugepage_sz = alloc_sz;
 747         ms->len = alloc_sz;
 748         ms->nchannel = rte_memory_get_nchannel();
 749         ms->nrank = rte_memory_get_nrank();
 750         ms->iova = iova;
 751         ms->socket_id = socket_id;
 752
 753         return 0;
 754
 755 mapped:
 756         munmap(addr, alloc_sz);
 757 unmapped:
 758         flags = MAP_FIXED;
 759         new_addr = eal_get_virtual_area(addr, &alloc_sz, alloc_sz, 0, flags);
 760         if (new_addr != addr) {
 761                 if (new_addr != NULL)
 762                         munmap(new_addr, alloc_sz);
 763                 /* we're leaving a hole in our virtual address space. if
 764                  * somebody else maps this hole now, we could accidentally
 765                  * override it in the future.
 766                  */
 767                 RTE_LOG(CRIT, EAL, "Can't mmap holes in our virtual address space\n");
 768         }
 769 resized:
 770         /* some codepaths will return negative fd, so exit early */
 771         if (fd < 0)
 772                 return -1;
 773
 774         if (internal_config.single_file_segments) {
 775                 resize_hugefile(fd, path, list_idx, seg_idx, map_offset,
 776                                 alloc_sz, false);
 777                 /* ignore failure, can't make it any worse */
 778         } else {
 779                 /* only remove file if we can take out a write lock */
 780                 if (internal_config.hugepage_unlink == 0 &&
 781                                 internal_config.in_memory == 0 &&
 782                                 lock(fd, LOCK_EX) == 1)
 783                         unlink(path);
 784                 close(fd);
 785                 fd_list[list_idx].fds[seg_idx] = -1;
 786         }
 787         return -1;
 788 }
 789
 790 static int
 791 free_seg(struct rte_memseg *ms, struct hugepage_info *hi,
 792                 unsigned int list_idx, unsigned int seg_idx)
 793 {
 794         uint64_t map_offset;
 795         char path[PATH_MAX];
 796         int fd, ret = 0;
 797         bool exit_early;
 798
 799         /* erase page data */
 800         memset(ms->addr, 0, ms->len);
 801
 802         if (mmap(ms->addr, ms->len, PROT_READ,
 803                         MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS | MAP_FIXED, -1, 0) ==
 804                                 MAP_FAILED) {
 805                 RTE_LOG(DEBUG, EAL, "couldn't unmap page\n");
 806                 return -1;
 807         }
 808
 809         exit_early = false;
 810
 811         /* if we're using anonymous hugepages, nothing to be done */
 812         if (internal_config.in_memory && !memfd_create_supported)
 813                 exit_early = true;
 814
 815         /* if we've already unlinked the page, nothing needs to be done */
 816         if (!internal_config.in_memory && internal_config.hugepage_unlink)
 817                 exit_early = true;
 818
 819         if (exit_early) {
 820                 memset(ms, 0, sizeof(*ms));
 821                 return 0;
 822         }
 823
 824         /* if we are not in single file segments mode, we're going to unmap the
 825          * segment and thus drop the lock on original fd, but hugepage dir is
 826          * now locked so we can take out another one without races.
 827          */
 828         fd = get_seg_fd(path, sizeof(path), hi, list_idx, seg_idx);
 829         if (fd < 0)
 830                 return -1;
 831
 832         if (internal_config.single_file_segments) {
 833                 map_offset = seg_idx * ms->len;
 834                 if (resize_hugefile(fd, path, list_idx, seg_idx, map_offset,
 835                                 ms->len, false))
 836                         return -1;
 837                 ret = 0;
 838         } else {
 839                 /* if we're able to take out a write lock, we're the last one
 840                  * holding onto this page.
 841                  */
 842                 if (!internal_config.in_memory) {
 843                         ret = lock(fd, LOCK_EX);
 844                         if (ret >= 0) {
 845                                 /* no one else is using this page */
 846                                 if (ret == 1)
 847                                         unlink(path);
 848                         }
 849                 }
 850                 /* closing fd will drop the lock */
 851                 close(fd);
 852                 fd_list[list_idx].fds[seg_idx] = -1;
 853         }
 854
 855         memset(ms, 0, sizeof(*ms));
 856
 857         return ret < 0 ? -1 : 0;
 858 }
 859
 860 struct alloc_walk_param {
 861         struct hugepage_info *hi;
 862         struct rte_memseg **ms;
 863         size_t page_sz;
 864         unsigned int segs_allocated;
 865         unsigned int n_segs;
 866         int socket;
 867         bool exact;
 868 };
 869 static int
 870 alloc_seg_walk(const struct rte_memseg_list *msl, void *arg)
 871 {
 872         struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 873         struct alloc_walk_param *wa = arg;
 874         struct rte_memseg_list *cur_msl;
 875         size_t page_sz;
 876         int cur_idx, start_idx, j, dir_fd = -1;
 877         unsigned int msl_idx, need, i;
 878
 879         if (msl->page_sz != wa->page_sz)
 880                 return 0;
 881         if (msl->socket_id != wa->socket)
 882                 return 0;
 883
 884         page_sz = (size_t)msl->page_sz;
 885
 886         msl_idx = msl - mcfg->memsegs;
 887         cur_msl = &mcfg->memsegs[msl_idx];
 888
 889         need = wa->n_segs;
 890
 891         /* try finding space in memseg list */
 892         cur_idx = rte_fbarray_find_next_n_free(&cur_msl->memseg_arr, 0, need);
 893         if (cur_idx < 0)
 894                 return 0;
 895         start_idx = cur_idx;
 896
 897         /* do not allow any page allocations during the time we're allocating,
 898          * because file creation and locking operations are not atomic,
 899          * and we might be the first or the last ones to use a particular page,
 900          * so we need to ensure atomicity of every operation.
 901          *
 902          * during init, we already hold a write lock, so don't try to take out
 903          * another one.
 904          */
 905         if (wa->hi->lock_descriptor == -1 && !internal_config.in_memory) {
 906                 dir_fd = open(wa->hi->hugedir, O_RDONLY);
 907                 if (dir_fd < 0) {
 908                         RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): Cannot open '%s': %s\n",
 909                                 __func__, wa->hi->hugedir, strerror(errno));
 910                         return -1;
 911                 }
 912                 /* blocking writelock */
 913                 if (flock(dir_fd, LOCK_EX)) {
 914                         RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): Cannot lock '%s': %s\n",
 915                                 __func__, wa->hi->hugedir, strerror(errno));
 916                         close(dir_fd);
 917                         return -1;
 918                 }
 919         }
 920
 921         for (i = 0; i < need; i++, cur_idx++) {
 922                 struct rte_memseg *cur;
 923                 void *map_addr;
 924
 925                 cur = rte_fbarray_get(&cur_msl->memseg_arr, cur_idx);
 926                 map_addr = RTE_PTR_ADD(cur_msl->base_va,
 927                                 cur_idx * page_sz);
 928
 929                 if (alloc_seg(cur, map_addr, wa->socket, wa->hi,
 930                                 msl_idx, cur_idx)) {
 931                         RTE_LOG(DEBUG, EAL, "attempted to allocate %i segments, but only %i were allocated\n",
 932                                 need, i);
 933
 934                         /* if exact number wasn't requested, stop */
 935                         if (!wa->exact)
 936                                 goto out;
 937
 938                         /* clean up */
 939                         for (j = start_idx; j < cur_idx; j++) {
 940                                 struct rte_memseg *tmp;
 941                                 struct rte_fbarray *arr =
 942                                                 &cur_msl->memseg_arr;
 943
 944                                 tmp = rte_fbarray_get(arr, j);
 945                                 rte_fbarray_set_free(arr, j);
 946
 947                                 /* free_seg may attempt to create a file, which
 948                                  * may fail.
 949                                  */
 950                                 if (free_seg(tmp, wa->hi, msl_idx, j))
 951                                         RTE_LOG(DEBUG, EAL, "Cannot free page\n");
 952                         }
 953                         /* clear the list */
 954                         if (wa->ms)
 955                                 memset(wa->ms, 0, sizeof(*wa->ms) * wa->n_segs);
 956
 957                         if (dir_fd >= 0)
 958                                 close(dir_fd);
 959                         return -1;
 960                 }
 961                 if (wa->ms)
 962                         wa->ms[i] = cur;
 963
 964                 rte_fbarray_set_used(&cur_msl->memseg_arr, cur_idx);
 965         }
 966 out:
 967         wa->segs_allocated = i;
 968         if (i > 0)
 969                 cur_msl->version++;
 970         if (dir_fd >= 0)
 971                 close(dir_fd);
 972         return 1;
 973 }
 974
 975 struct free_walk_param {
 976         struct hugepage_info *hi;
 977         struct rte_memseg *ms;
 978 };
 979 static int
 980 free_seg_walk(const struct rte_memseg_list *msl, void *arg)
 981 {
 982         struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 983         struct rte_memseg_list *found_msl;
 984         struct free_walk_param *wa = arg;
 985         uintptr_t start_addr, end_addr;
 986         int msl_idx, seg_idx, ret, dir_fd = -1;
 987
 988         start_addr = (uintptr_t) msl->base_va;
 989         end_addr = start_addr + msl->len;
 990
 991         if ((uintptr_t)wa->ms->addr < start_addr ||
 992                         (uintptr_t)wa->ms->addr >= end_addr)
 993                 return 0;
 994
 995         msl_idx = msl - mcfg->memsegs;
 996         seg_idx = RTE_PTR_DIFF(wa->ms->addr, start_addr) / msl->page_sz;
 997
 998         /* msl is const */
 999         found_msl = &mcfg->memsegs[msl_idx];
1000
1001         /* do not allow any page allocations during the time we're freeing,
1002          * because file creation and locking operations are not atomic,
1003          * and we might be the first or the last ones to use a particular page,
1004          * so we need to ensure atomicity of every operation.
1005          *
1006          * during init, we already hold a write lock, so don't try to take out
1007          * another one.
1008          */
1009         if (wa->hi->lock_descriptor == -1 && !internal_config.in_memory) {
1010                 dir_fd = open(wa->hi->hugedir, O_RDONLY);
1011                 if (dir_fd < 0) {
1012                         RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): Cannot open '%s': %s\n",
1013                                 __func__, wa->hi->hugedir, strerror(errno));
1014                         return -1;
1015                 }
1016                 /* blocking writelock */
1017                 if (flock(dir_fd, LOCK_EX)) {
1018                         RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): Cannot lock '%s': %s\n",
1019                                 __func__, wa->hi->hugedir, strerror(errno));
1020                         close(dir_fd);
1021                         return -1;
1022                 }
1023         }
1024
1025         found_msl->version++;
1026
1027         rte_fbarray_set_free(&found_msl->memseg_arr, seg_idx);
1028
1029         ret = free_seg(wa->ms, wa->hi, msl_idx, seg_idx);
1030
1031         if (dir_fd >= 0)
1032                 close(dir_fd);
1033
1034         if (ret < 0)
1035                 return -1;
1036
1037         return 1;
1038 }
1039
1040 int
1041 eal_memalloc_alloc_seg_bulk(struct rte_memseg **ms, int n_segs, size_t page_sz,
1042                 int socket, bool exact)
1043 {
1044         int i, ret = -1;
1045 #ifdef RTE_EAL_NUMA_AWARE_HUGEPAGES
1046         bool have_numa = false;
1047         int oldpolicy;
1048         struct bitmask *oldmask;
1049 #endif
1050         struct alloc_walk_param wa;
1051         struct hugepage_info *hi = NULL;
1052
1053         memset(&wa, 0, sizeof(wa));
1054
1055         /* dynamic allocation not supported in legacy mode */
1056         if (internal_config.legacy_mem)
1057                 return -1;
1058
1059         for (i = 0; i < (int) RTE_DIM(internal_config.hugepage_info); i++) {
1060                 if (page_sz ==
1061                                 internal_config.hugepage_info[i].hugepage_sz) {
1062                         hi = &internal_config.hugepage_info[i];
1063                         break;
1064                 }
1065         }
1066         if (!hi) {
1067                 RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): can't find relevant hugepage_info entry\n",
1068                         __func__);
1069                 return -1;
1070         }
1071
1072 #ifdef RTE_EAL_NUMA_AWARE_HUGEPAGES
1073         if (check_numa()) {
1074                 oldmask = numa_allocate_nodemask();
1075                 prepare_numa(&oldpolicy, oldmask, socket);
1076                 have_numa = true;
1077         }
1078 #endif
1079
1080         wa.exact = exact;
1081         wa.hi = hi;
1082         wa.ms = ms;
1083         wa.n_segs = n_segs;
1084         wa.page_sz = page_sz;
1085         wa.socket = socket;
1086         wa.segs_allocated = 0;
1087
1088         /* memalloc is locked, so it's safe to use thread-unsafe version */
1089         ret = rte_memseg_list_walk_thread_unsafe(alloc_seg_walk, &wa);
1090         if (ret == 0) {
1091                 RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): couldn't find suitable memseg_list\n",
1092                         __func__);
1093                 ret = -1;
1094         } else if (ret > 0) {
1095                 ret = (int)wa.segs_allocated;
1096         }
1097
1098 #ifdef RTE_EAL_NUMA_AWARE_HUGEPAGES
1099         if (have_numa)
1100                 restore_numa(&oldpolicy, oldmask);
1101 #endif
1102         return ret;
1103 }
1104
1105 struct rte_memseg *
1106 eal_memalloc_alloc_seg(size_t page_sz, int socket)
1107 {
1108         struct rte_memseg *ms;
1109         if (eal_memalloc_alloc_seg_bulk(&ms, 1, page_sz, socket, true) < 0)
1110                 return NULL;
1111         /* return pointer to newly allocated memseg */
1112         return ms;
1113 }
1114
1115 int
1116 eal_memalloc_free_seg_bulk(struct rte_memseg **ms, int n_segs)
1117 {
1118         int seg, ret = 0;
1119
1120         /* dynamic free not supported in legacy mode */
1121         if (internal_config.legacy_mem)
1122                 return -1;
1123
1124         for (seg = 0; seg < n_segs; seg++) {
1125                 struct rte_memseg *cur = ms[seg];
1126                 struct hugepage_info *hi = NULL;
1127                 struct free_walk_param wa;
1128                 int i, walk_res;
1129
1130                 /* if this page is marked as unfreeable, fail */
1131                 if (cur->flags & RTE_MEMSEG_FLAG_DO_NOT_FREE) {
1132                         RTE_LOG(DEBUG, EAL, "Page is not allowed to be freed\n");
1133                         ret = -1;
1134                         continue;
1135                 }
1136
1137                 memset(&wa, 0, sizeof(wa));
1138
1139                 for (i = 0; i < (int)RTE_DIM(internal_config.hugepage_info);
1140                                 i++) {
1141                         hi = &internal_config.hugepage_info[i];
1142                         if (cur->hugepage_sz == hi->hugepage_sz)
1143                                 break;
1144                 }
1145                 if (i == (int)RTE_DIM(internal_config.hugepage_info)) {
1146                         RTE_LOG(ERR, EAL, "Can't find relevant hugepage_info entry\n");
1147                         ret = -1;
1148                         continue;
1149                 }
1150
1151                 wa.ms = cur;
1152                 wa.hi = hi;
1153
1154                 /* memalloc is locked, so it's safe to use thread-unsafe version
1155                  */
1156                 walk_res = rte_memseg_list_walk_thread_unsafe(free_seg_walk,
1157                                 &wa);
1158                 if (walk_res == 1)
1159                         continue;
1160                 if (walk_res == 0)
1161                         RTE_LOG(ERR, EAL, "Couldn't find memseg list\n");
1162                 ret = -1;
1163         }
1164         return ret;
1165 }
1166
1167 int
1168 eal_memalloc_free_seg(struct rte_memseg *ms)
1169 {
1170         /* dynamic free not supported in legacy mode */
1171         if (internal_config.legacy_mem)
1172                 return -1;
1173
1174         return eal_memalloc_free_seg_bulk(&ms, 1);
1175 }
1176
1177 static int
1178 sync_chunk(struct rte_memseg_list *primary_msl,
1179                 struct rte_memseg_list *local_msl, struct hugepage_info *hi,
1180                 unsigned int msl_idx, bool used, int start, int end)
1181 {
1182         struct rte_fbarray *l_arr, *p_arr;
1183         int i, ret, chunk_len, diff_len;
1184
1185         l_arr = &local_msl->memseg_arr;
1186         p_arr = &primary_msl->memseg_arr;
1187
1188         /* we need to aggregate allocations/deallocations into bigger chunks,
1189          * as we don't want to spam the user with per-page callbacks.
1190          *
1191          * to avoid any potential issues, we also want to trigger
1192          * deallocation callbacks *before* we actually deallocate
1193          * memory, so that the user application could wrap up its use
1194          * before it goes away.
1195          */
1196
1197         chunk_len = end - start;
1198
1199         /* find how many contiguous pages we can map/unmap for this chunk */
1200         diff_len = used ?
1201                         rte_fbarray_find_contig_free(l_arr, start) :
1202                         rte_fbarray_find_contig_used(l_arr, start);
1203
1204         /* has to be at least one page */
1205         if (diff_len < 1)
1206                 return -1;
1207
1208         diff_len = RTE_MIN(chunk_len, diff_len);
1209
1210         /* if we are freeing memory, notify the application */
1211         if (!used) {
1212                 struct rte_memseg *ms;
1213                 void *start_va;
1214                 size_t len, page_sz;
1215
1216                 ms = rte_fbarray_get(l_arr, start);
1217                 start_va = ms->addr;
1218                 page_sz = (size_t)primary_msl->page_sz;
1219                 len = page_sz * diff_len;
1220
1221                 eal_memalloc_mem_event_notify(RTE_MEM_EVENT_FREE,
1222                                 start_va, len);
1223         }
1224
1225         for (i = 0; i < diff_len; i++) {
1226                 struct rte_memseg *p_ms, *l_ms;
1227                 int seg_idx = start + i;
1228
1229                 l_ms = rte_fbarray_get(l_arr, seg_idx);
1230                 p_ms = rte_fbarray_get(p_arr, seg_idx);
1231
1232                 if (l_ms == NULL || p_ms == NULL)
1233                         return -1;
1234
1235                 if (used) {
1236                         ret = alloc_seg(l_ms, p_ms->addr,
1237                                         p_ms->socket_id, hi,
1238                                         msl_idx, seg_idx);
1239                         if (ret < 0)
1240                                 return -1;
1241                         rte_fbarray_set_used(l_arr, seg_idx);
1242                 } else {
1243                         ret = free_seg(l_ms, hi, msl_idx, seg_idx);
1244                         rte_fbarray_set_free(l_arr, seg_idx);
1245                         if (ret < 0)
1246                                 return -1;
1247                 }
1248         }
1249
1250         /* if we just allocated memory, notify the application */
1251         if (used) {
1252                 struct rte_memseg *ms;
1253                 void *start_va;
1254                 size_t len, page_sz;
1255
1256                 ms = rte_fbarray_get(l_arr, start);
1257                 start_va = ms->addr;
1258                 page_sz = (size_t)primary_msl->page_sz;
1259                 len = page_sz * diff_len;
1260
1261                 eal_memalloc_mem_event_notify(RTE_MEM_EVENT_ALLOC,
1262                                 start_va, len);
1263         }
1264
1265         /* calculate how much we can advance until next chunk */
1266         diff_len = used ?
1267                         rte_fbarray_find_contig_used(l_arr, start) :
1268                         rte_fbarray_find_contig_free(l_arr, start);
1269         ret = RTE_MIN(chunk_len, diff_len);
1270
1271         return ret;
1272 }
1273
1274 static int
1275 sync_status(struct rte_memseg_list *primary_msl,
1276                 struct rte_memseg_list *local_msl, struct hugepage_info *hi,
1277                 unsigned int msl_idx, bool used)
1278 {
1279         struct rte_fbarray *l_arr, *p_arr;
1280         int p_idx, l_chunk_len, p_chunk_len, ret;
1281         int start, end;
1282
1283         /* this is a little bit tricky, but the basic idea is - walk both lists
1284          * and spot any places where there are discrepancies. walking both lists
1285          * and noting discrepancies in a single go is a hard problem, so we do
1286          * it in two passes - first we spot any places where allocated segments
1287          * mismatch (i.e. ensure that everything that's allocated in the primary
1288          * is also allocated in the secondary), and then we do it by looking at
1289          * free segments instead.
1290          *
1291          * we also need to aggregate changes into chunks, as we have to call
1292          * callbacks per allocation, not per page.
1293          */
1294         l_arr = &local_msl->memseg_arr;
1295         p_arr = &primary_msl->memseg_arr;
1296
1297         if (used)
1298                 p_idx = rte_fbarray_find_next_used(p_arr, 0);
1299         else
1300                 p_idx = rte_fbarray_find_next_free(p_arr, 0);
1301
1302         while (p_idx >= 0) {
1303                 int next_chunk_search_idx;
1304
1305                 if (used) {
1306                         p_chunk_len = rte_fbarray_find_contig_used(p_arr,
1307                                         p_idx);
1308                         l_chunk_len = rte_fbarray_find_contig_used(l_arr,
1309                                         p_idx);
1310                 } else {
1311                         p_chunk_len = rte_fbarray_find_contig_free(p_arr,
1312                                         p_idx);
1313                         l_chunk_len = rte_fbarray_find_contig_free(l_arr,
1314                                         p_idx);
1315                 }
1316                 /* best case scenario - no differences (or bigger, which will be
1317                  * fixed during next iteration), look for next chunk
1318                  */
1319                 if (l_chunk_len >= p_chunk_len) {
1320                         next_chunk_search_idx = p_idx + p_chunk_len;
1321                         goto next_chunk;
1322                 }
1323
1324                 /* if both chunks start at the same point, skip parts we know
1325                  * are identical, and sync the rest. each call to sync_chunk
1326                  * will only sync contiguous segments, so we need to call this
1327                  * until we are sure there are no more differences in this
1328                  * chunk.
1329                  */
1330                 start = p_idx + l_chunk_len;
1331                 end = p_idx + p_chunk_len;
1332                 do {
1333                         ret = sync_chunk(primary_msl, local_msl, hi, msl_idx,
1334                                         used, start, end);
1335                         start += ret;
1336                 } while (start < end && ret >= 0);
1337                 /* if ret is negative, something went wrong */
1338                 if (ret < 0)
1339                         return -1;
1340
1341                 next_chunk_search_idx = p_idx + p_chunk_len;
1342 next_chunk:
1343                 /* skip to end of this chunk */
1344                 if (used) {
1345                         p_idx = rte_fbarray_find_next_used(p_arr,
1346                                         next_chunk_search_idx);
1347                 } else {
1348                         p_idx = rte_fbarray_find_next_free(p_arr,
1349                                         next_chunk_search_idx);
1350                 }
1351         }
1352         return 0;
1353 }
1354
1355 static int
1356 sync_existing(struct rte_memseg_list *primary_msl,
1357                 struct rte_memseg_list *local_msl, struct hugepage_info *hi,
1358                 unsigned int msl_idx)
1359 {
1360         int ret, dir_fd;
1361
1362         /* do not allow any page allocations during the time we're allocating,
1363          * because file creation and locking operations are not atomic,
1364          * and we might be the first or the last ones to use a particular page,
1365          * so we need to ensure atomicity of every operation.
1366          */
1367         dir_fd = open(hi->hugedir, O_RDONLY);
1368         if (dir_fd < 0) {
1369                 RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): Cannot open '%s': %s\n", __func__,
1370                         hi->hugedir, strerror(errno));
1371                 return -1;
1372         }
1373         /* blocking writelock */
1374         if (flock(dir_fd, LOCK_EX)) {
1375                 RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): Cannot lock '%s': %s\n", __func__,
1376                         hi->hugedir, strerror(errno));
1377                 close(dir_fd);
1378                 return -1;
1379         }
1380
1381         /* ensure all allocated space is the same in both lists */
1382         ret = sync_status(primary_msl, local_msl, hi, msl_idx, true);
1383         if (ret < 0)
1384                 goto fail;
1385
1386         /* ensure all unallocated space is the same in both lists */
1387         ret = sync_status(primary_msl, local_msl, hi, msl_idx, false);
1388         if (ret < 0)
1389                 goto fail;
1390
1391         /* update version number */
1392         local_msl->version = primary_msl->version;
1393
1394         close(dir_fd);
1395
1396         return 0;
1397 fail:
1398         close(dir_fd);
1399         return -1;
1400 }
1401
1402 static int
1403 sync_walk(const struct rte_memseg_list *msl, void *arg __rte_unused)
1404 {
1405         struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
1406         struct rte_memseg_list *primary_msl, *local_msl;
1407         struct hugepage_info *hi = NULL;
1408         unsigned int i;
1409         int msl_idx;
1410
1411         if (msl->external)
1412                 return 0;
1413
1414         msl_idx = msl - mcfg->memsegs;
1415         primary_msl = &mcfg->memsegs[msl_idx];
1416         local_msl = &local_memsegs[msl_idx];
1417
1418         for (i = 0; i < RTE_DIM(internal_config.hugepage_info); i++) {
1419                 uint64_t cur_sz =
1420                         internal_config.hugepage_info[i].hugepage_sz;
1421                 uint64_t msl_sz = primary_msl->page_sz;
1422                 if (msl_sz == cur_sz) {
1423                         hi = &internal_config.hugepage_info[i];
1424                         break;
1425                 }
1426         }
1427         if (!hi) {
1428                 RTE_LOG(ERR, EAL, "Can't find relevant hugepage_info entry\n");
1429                 return -1;
1430         }
1431
1432         /* if versions don't match, synchronize everything */
1433         if (local_msl->version != primary_msl->version &&
1434                         sync_existing(primary_msl, local_msl, hi, msl_idx))
1435                 return -1;
1436         return 0;
1437 }
1438
1439
1440 int
1441 eal_memalloc_sync_with_primary(void)
1442 {
1443         /* nothing to be done in primary */
1444         if (rte_eal_process_type() == RTE_PROC_PRIMARY)
1445                 return 0;
1446
1447         /* memalloc is locked, so it's safe to call thread-unsafe version */
1448         if (rte_memseg_list_walk_thread_unsafe(sync_walk, NULL))
1449                 return -1;
1450         return 0;
1451 }
1452
1453 static int
1454 secondary_msl_create_walk(const struct rte_memseg_list *msl,
1455                 void *arg __rte_unused)
1456 {
1457         struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
1458         struct rte_memseg_list *primary_msl, *local_msl;
1459         char name[PATH_MAX];
1460         int msl_idx, ret;
1461
1462         if (msl->external)
1463                 return 0;
1464
1465         msl_idx = msl - mcfg->memsegs;
1466         primary_msl = &mcfg->memsegs[msl_idx];
1467         local_msl = &local_memsegs[msl_idx];
1468
1469         /* create distinct fbarrays for each secondary */
1470         snprintf(name, RTE_FBARRAY_NAME_LEN, "%s_%i",
1471                 primary_msl->memseg_arr.name, getpid());
1472
1473         ret = rte_fbarray_init(&local_msl->memseg_arr, name,
1474                 primary_msl->memseg_arr.len,
1475                 primary_msl->memseg_arr.elt_sz);
1476         if (ret < 0) {
1477                 RTE_LOG(ERR, EAL, "Cannot initialize local memory map\n");
1478                 return -1;
1479         }
1480         local_msl->base_va = primary_msl->base_va;
1481         local_msl->len = primary_msl->len;
1482
1483         return 0;
1484 }
1485
1486 static int
1487 alloc_list(int list_idx, int len)
1488 {
1489         int *data;
1490         int i;
1491
1492         /* ensure we have space to store fd per each possible segment */
1493         data = malloc(sizeof(int) * len);
1494         if (data == NULL) {
1495                 RTE_LOG(ERR, EAL, "Unable to allocate space for file descriptors\n");
1496                 return -1;
1497         }
1498         /* set all fd's as invalid */
1499         for (i = 0; i < len; i++)
1500                 data[i] = -1;
1501
1502         fd_list[list_idx].fds = data;
1503         fd_list[list_idx].len = len;
1504         fd_list[list_idx].count = 0;
1505         fd_list[list_idx].memseg_list_fd = -1;
1506
1507         return 0;
1508 }
1509
1510 static int
1511 fd_list_create_walk(const struct rte_memseg_list *msl,
1512                 void *arg __rte_unused)
1513 {
1514         struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
1515         unsigned int len;
1516         int msl_idx;
1517
1518         if (msl->external)
1519                 return 0;
1520
1521         msl_idx = msl - mcfg->memsegs;
1522         len = msl->memseg_arr.len;
1523
1524         return alloc_list(msl_idx, len);
1525 }
1526
1527 int
1528 eal_memalloc_set_seg_fd(int list_idx, int seg_idx, int fd)
1529 {
1530         struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
1531
1532         /* single file segments mode doesn't support individual segment fd's */
1533         if (internal_config.single_file_segments)
1534                 return -ENOTSUP;
1535
1536         /* if list is not allocated, allocate it */
1537         if (fd_list[list_idx].len == 0) {
1538                 int len = mcfg->memsegs[list_idx].memseg_arr.len;
1539
1540                 if (alloc_list(list_idx, len) < 0)
1541                         return -ENOMEM;
1542         }
1543         fd_list[list_idx].fds[seg_idx] = fd;
1544
1545         return 0;
1546 }
1547
1548 int
1549 eal_memalloc_set_seg_list_fd(int list_idx, int fd)
1550 {
1551         struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
1552
1553         /* non-single file segment mode doesn't support segment list fd's */
1554         if (!internal_config.single_file_segments)
1555                 return -ENOTSUP;
1556
1557         /* if list is not allocated, allocate it */
1558         if (fd_list[list_idx].len == 0) {
1559                 int len = mcfg->memsegs[list_idx].memseg_arr.len;
1560
1561                 if (alloc_list(list_idx, len) < 0)
1562                         return -ENOMEM;
1563         }
1564
1565         fd_list[list_idx].memseg_list_fd = fd;
1566
1567         return 0;
1568 }
1569
1570 int
1571 eal_memalloc_get_seg_fd(int list_idx, int seg_idx)
1572 {
1573         int fd;
1574
1575         if (internal_config.in_memory || internal_config.no_hugetlbfs) {
1576 #ifndef MEMFD_SUPPORTED
1577                 /* in in-memory or no-huge mode, we rely on memfd support */
1578                 return -ENOTSUP;
1579 #endif
1580                 /* memfd supported, but hugetlbfs memfd may not be */
1581                 if (!internal_config.no_hugetlbfs && !memfd_create_supported)
1582                         return -ENOTSUP;
1583         }
1584
1585         if (internal_config.single_file_segments) {
1586                 fd = fd_list[list_idx].memseg_list_fd;
1587         } else if (fd_list[list_idx].len == 0) {
1588                 /* list not initialized */
1589                 fd = -1;
1590         } else {
1591                 fd = fd_list[list_idx].fds[seg_idx];
1592         }
1593         if (fd < 0)
1594                 return -ENODEV;
1595         return fd;
1596 }
1597
1598 static int
1599 test_memfd_create(void)
1600 {
1601 #ifdef MEMFD_SUPPORTED
1602         unsigned int i;
1603         for (i = 0; i < internal_config.num_hugepage_sizes; i++) {
1604                 uint64_t pagesz = internal_config.hugepage_info[i].hugepage_sz;
1605                 int pagesz_flag = pagesz_flags(pagesz);
1606                 int flags;
1607
1608                 flags = pagesz_flag | RTE_MFD_HUGETLB;
1609                 int fd = memfd_create("test", flags);
1610                 if (fd < 0) {
1611                         /* we failed - let memalloc know this isn't working */
1612                         if (errno == EINVAL) {
1613                                 memfd_create_supported = 0;
1614                                 return 0; /* not supported */
1615                         }
1616
1617                         /* we got other error - something's wrong */
1618                         return -1; /* error */
1619                 }
1620                 close(fd);
1621                 return 1; /* supported */
1622         }
1623 #endif
1624         return 0; /* not supported */
1625 }
1626
1627 int
1628 eal_memalloc_get_seg_fd_offset(int list_idx, int seg_idx, size_t *offset)
1629 {
1630         struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
1631
1632         if (internal_config.in_memory || internal_config.no_hugetlbfs) {
1633 #ifndef MEMFD_SUPPORTED
1634                 /* in in-memory or no-huge mode, we rely on memfd support */
1635                 return -ENOTSUP;
1636 #endif
1637                 /* memfd supported, but hugetlbfs memfd may not be */
1638                 if (!internal_config.no_hugetlbfs && !memfd_create_supported)
1639                         return -ENOTSUP;
1640         }
1641
1642         /* fd_list not initialized? */
1643         if (fd_list[list_idx].len == 0)
1644                 return -ENODEV;
1645         if (internal_config.single_file_segments) {
1646                 size_t pgsz = mcfg->memsegs[list_idx].page_sz;
1647
1648                 /* segment not active? */
1649                 if (fd_list[list_idx].memseg_list_fd < 0)
1650                         return -ENOENT;
1651                 *offset = pgsz * seg_idx;
1652         } else {
1653                 /* segment not active? */
1654                 if (fd_list[list_idx].fds[seg_idx] < 0)
1655                         return -ENOENT;
1656                 *offset = 0;
1657         }
1658         return 0;
1659 }
1660
1661 int
1662 eal_memalloc_init(void)
1663 {
1664         if (rte_eal_process_type() == RTE_PROC_SECONDARY)
1665                 if (rte_memseg_list_walk(secondary_msl_create_walk, NULL) < 0)
1666                         return -1;
1667         if (rte_eal_process_type() == RTE_PROC_PRIMARY &&
1668                         internal_config.in_memory) {
1669                 int mfd_res = test_memfd_create();
1670
1671                 if (mfd_res < 0) {
1672                         RTE_LOG(ERR, EAL, "Unable to check if memfd is supported\n");
1673                         return -1;
1674                 }
1675                 if (mfd_res == 1)
1676                         RTE_LOG(DEBUG, EAL, "Using memfd for anonymous memory\n");
1677                 else
1678                         RTE_LOG(INFO, EAL, "Using memfd is not supported, falling back to anonymous hugepages\n");
1679
1680                 /* we only support single-file segments mode with in-memory mode
1681                  * if we support hugetlbfs with memfd_create. this code will
1682                  * test if we do.
1683                  */
1684                 if (internal_config.single_file_segments &&
1685                                 mfd_res != 1) {
1686                         RTE_LOG(ERR, EAL, "Single-file segments mode cannot be used without memfd support\n");
1687                         return -1;
1688                 }
1689                 /* this cannot ever happen but better safe than sorry */
1690                 if (!anonymous_hugepages_supported) {
1691                         RTE_LOG(ERR, EAL, "Using anonymous memory is not supported\n");
1692                         return -1;
1693                 }
1694         }
1695
1696         /* initialize all of the fd lists */
1697         if (rte_memseg_list_walk(fd_list_create_walk, NULL))
1698                 return -1;
1699         return 0;
1700 }