lib/librte_eal/common/eal_common_memzone.c

   1 /*-
   2  *   BSD LICENSE
   3  *
   4  *   Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation. All rights reserved.
   5  *   All rights reserved.
   6  *
   7  *   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  *   modification, are permitted provided that the following conditions
   9  *   are met:
  10  *
  11  *     * Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  *     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  15  *       the documentation and/or other materials provided with the
  16  *       distribution.
  17  *     * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
  18  *       contributors may be used to endorse or promote products derived
  19  *       from this software without specific prior written permission.
  20  *
  21  *   THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  22  *   "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  23  *   LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
  24  *   A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
  25  *   OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  26  *   SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
  27  *   LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  28  *   DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  29  *   THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  30  *   (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
  31  *   OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  32  */
  33
  34 #include <stdlib.h>
  35 #include <stdio.h>
  36 #include <stdint.h>
  37 #include <stdarg.h>
  38 #include <inttypes.h>
  39 #include <string.h>
  40 #include <errno.h>
  41 #include <sys/queue.h>
  42
  43 #include <rte_log.h>
  44 #include <rte_memory.h>
  45 #include <rte_memzone.h>
  46 #include <rte_tailq.h>
  47 #include <rte_eal.h>
  48 #include <rte_eal_memconfig.h>
  49 #include <rte_per_lcore.h>
  50 #include <rte_errno.h>
  51 #include <rte_string_fns.h>
  52 #include <rte_common.h>
  53
  54 #include "eal_private.h"
  55
  56 /* internal copy of free memory segments */
  57 static struct rte_memseg *free_memseg = NULL;
  58
  59 static inline const struct rte_memzone *
  60 memzone_lookup_thread_unsafe(const char *name)
  61 {
  62         const struct rte_mem_config *mcfg;
  63         unsigned i = 0;
  64
  65         /* get pointer to global configuration */
  66         mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
  67
  68         /*
  69          * the algorithm is not optimal (linear), but there are few
  70          * zones and this function should be called at init only
  71          */
  72         for (i = 0; i < RTE_MAX_MEMZONE && mcfg->memzone[i].addr != NULL; i++) {
  73                 if (!strncmp(name, mcfg->memzone[i].name, RTE_MEMZONE_NAMESIZE))
  74                         return &mcfg->memzone[i];
  75         }
  76
  77         return NULL;
  78 }
  79
  80 /*
  81  * Return a pointer to a correctly filled memzone descriptor. If the
  82  * allocation cannot be done, return NULL.
  83  */
  84 const struct rte_memzone *
  85 rte_memzone_reserve(const char *name, size_t len, int socket_id,
  86                       unsigned flags)
  87 {
  88         return rte_memzone_reserve_aligned(name,
  89                         len, socket_id, flags, CACHE_LINE_SIZE);
  90 }
  91
  92 /*
  93  * Helper function for memzone_reserve_aligned_thread_unsafe().
  94  * Calculate address offset from the start of the segment.
  95  * Align offset in that way that it satisfy istart alignmnet and
  96  * buffer of the  requested length would not cross specified boundary.
  97  */
  98 static inline phys_addr_t
  99 align_phys_boundary(const struct rte_memseg *ms, size_t len, size_t align,
 100         size_t bound)
 101 {
 102         phys_addr_t addr_offset, bmask, end, start;
 103         size_t step;
 104
 105         step = RTE_MAX(align, bound);
 106         bmask = ~((phys_addr_t)bound - 1);
 107
 108         /* calculate offset to closest alignment */
 109         start = RTE_ALIGN_CEIL(ms->phys_addr, align);
 110         addr_offset = start - ms->phys_addr;
 111
 112         while (addr_offset + len < ms->len) {
 113
 114                 /* check, do we meet boundary condition */
 115                 end = start + len - (len != 0);
 116                 if ((start & bmask) == (end & bmask))
 117                         break;
 118
 119                 /* calculate next offset */
 120                 start = RTE_ALIGN_CEIL(start + 1, step);
 121                 addr_offset = start - ms->phys_addr;
 122         }
 123
 124         return (addr_offset);
 125 }
 126
 127 static const struct rte_memzone *
 128 memzone_reserve_aligned_thread_unsafe(const char *name, size_t len,
 129                 int socket_id, unsigned flags, unsigned align, unsigned bound)
 130 {
 131         struct rte_mem_config *mcfg;
 132         unsigned i = 0;
 133         int memseg_idx = -1;
 134         uint64_t addr_offset, seg_offset = 0;
 135         size_t requested_len;
 136         size_t memseg_len = 0;
 137         phys_addr_t memseg_physaddr;
 138         void *memseg_addr;
 139
 140         /* get pointer to global configuration */
 141         mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 142
 143         /* no more room in config */
 144         if (mcfg->memzone_idx >= RTE_MAX_MEMZONE) {
 145                 RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): No more room in config\n", __func__);
 146                 rte_errno = ENOSPC;
 147                 return NULL;
 148         }
 149
 150         /* zone already exist */
 151         if ((memzone_lookup_thread_unsafe(name)) != NULL) {
 152                 RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): memzone <%s> already exists\n",
 153                         __func__, name);
 154                 rte_errno = EEXIST;
 155                 return NULL;
 156         }
 157
 158         /* if alignment is not a power of two */
 159         if (!rte_is_power_of_2(align)) {
 160                 RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): Invalid alignment: %u\n", __func__,
 161                                 align);
 162                 rte_errno = EINVAL;
 163                 return NULL;
 164         }
 165
 166         /* alignment less than cache size is not allowed */
 167         if (align < CACHE_LINE_SIZE)
 168                 align = CACHE_LINE_SIZE;
 169
 170
 171         /* align length on cache boundary. Check for overflow before doing so */
 172         if (len > SIZE_MAX - CACHE_LINE_MASK) {
 173                 rte_errno = EINVAL; /* requested size too big */
 174                 return NULL;
 175         }
 176
 177         len += CACHE_LINE_MASK;
 178         len &= ~((size_t) CACHE_LINE_MASK);
 179
 180         /* save minimal requested  length */
 181         requested_len = RTE_MAX((size_t)CACHE_LINE_SIZE,  len);
 182
 183         /* check that boundary condition is valid */
 184         if (bound != 0 &&
 185                         (requested_len > bound || !rte_is_power_of_2(bound))) {
 186                 rte_errno = EINVAL;
 187                 return NULL;
 188         }
 189
 190         /* find the smallest segment matching requirements */
 191         for (i = 0; i < RTE_MAX_MEMSEG; i++) {
 192                 /* last segment */
 193                 if (free_memseg[i].addr == NULL)
 194                         break;
 195
 196                 /* empty segment, skip it */
 197                 if (free_memseg[i].len == 0)
 198                         continue;
 199
 200                 /* bad socket ID */
 201                 if (socket_id != SOCKET_ID_ANY &&
 202                     free_memseg[i].socket_id != SOCKET_ID_ANY &&
 203                     socket_id != free_memseg[i].socket_id)
 204                         continue;
 205
 206                 /*
 207                  * calculate offset to closest alignment that
 208                  * meets boundary conditions.
 209                  */
 210                 addr_offset = align_phys_boundary(free_memseg + i,
 211                         requested_len, align, bound);
 212
 213                 /* check len */
 214                 if ((requested_len + addr_offset) > free_memseg[i].len)
 215                         continue;
 216
 217                 /* check flags for hugepage sizes */
 218                 if ((flags & RTE_MEMZONE_2MB) &&
 219                                 free_memseg[i].hugepage_sz == RTE_PGSIZE_1G )
 220                         continue;
 221                 if ((flags & RTE_MEMZONE_1GB) &&
 222                                 free_memseg[i].hugepage_sz == RTE_PGSIZE_2M )
 223                         continue;
 224
 225                 /* this segment is the best until now */
 226                 if (memseg_idx == -1) {
 227                         memseg_idx = i;
 228                         memseg_len = free_memseg[i].len;
 229                         seg_offset = addr_offset;
 230                 }
 231                 /* find the biggest contiguous zone */
 232                 else if (len == 0) {
 233                         if (free_memseg[i].len > memseg_len) {
 234                                 memseg_idx = i;
 235                                 memseg_len = free_memseg[i].len;
 236                                 seg_offset = addr_offset;
 237                         }
 238                 }
 239                 /*
 240                  * find the smallest (we already checked that current
 241                  * zone length is > len
 242                  */
 243                 else if (free_memseg[i].len + align < memseg_len ||
 244                                 (free_memseg[i].len <= memseg_len + align &&
 245                                 addr_offset < seg_offset)) {
 246                         memseg_idx = i;
 247                         memseg_len = free_memseg[i].len;
 248                         seg_offset = addr_offset;
 249                 }
 250         }
 251
 252         /* no segment found */
 253         if (memseg_idx == -1) {
 254                 /*
 255                  * If RTE_MEMZONE_SIZE_HINT_ONLY flag is specified,
 256                  * try allocating again without the size parameter otherwise -fail.
 257                  */
 258                 if ((flags & RTE_MEMZONE_SIZE_HINT_ONLY)  &&
 259                     ((flags & RTE_MEMZONE_1GB) || (flags & RTE_MEMZONE_2MB)))
 260                         return memzone_reserve_aligned_thread_unsafe(name,
 261                                 len, socket_id, 0, align, bound);
 262
 263                 rte_errno = ENOMEM;
 264                 return NULL;
 265         }
 266
 267         /* save aligned physical and virtual addresses */
 268         memseg_physaddr = free_memseg[memseg_idx].phys_addr + seg_offset;
 269         memseg_addr = RTE_PTR_ADD(free_memseg[memseg_idx].addr,
 270                         (uintptr_t) seg_offset);
 271
 272         /* if we are looking for a biggest memzone */
 273         if (len == 0) {
 274                 if (bound == 0)
 275                         requested_len = memseg_len - seg_offset;
 276                 else
 277                         requested_len = RTE_ALIGN_CEIL(memseg_physaddr + 1,
 278                                 bound) - memseg_physaddr;
 279         }
 280
 281         /* set length to correct value */
 282         len = (size_t)seg_offset + requested_len;
 283
 284         /* update our internal state */
 285         free_memseg[memseg_idx].len -= len;
 286         free_memseg[memseg_idx].phys_addr += len;
 287         free_memseg[memseg_idx].addr =
 288                 (char *)free_memseg[memseg_idx].addr + len;
 289
 290         /* fill the zone in config */
 291         struct rte_memzone *mz = &mcfg->memzone[mcfg->memzone_idx++];
 292         rte_snprintf(mz->name, sizeof(mz->name), "%s", name);
 293         mz->phys_addr = memseg_physaddr;
 294         mz->addr = memseg_addr;
 295         mz->len = requested_len;
 296         mz->hugepage_sz = free_memseg[memseg_idx].hugepage_sz;
 297         mz->socket_id = free_memseg[memseg_idx].socket_id;
 298         mz->flags = 0;
 299         mz->memseg_id = memseg_idx;
 300
 301         return mz;
 302 }
 303
 304 /*
 305  * Return a pointer to a correctly filled memzone descriptor (with a
 306  * specified alignment). If the allocation cannot be done, return NULL.
 307  */
 308 const struct rte_memzone *
 309 rte_memzone_reserve_aligned(const char *name, size_t len,
 310                 int socket_id, unsigned flags, unsigned align)
 311 {
 312         struct rte_mem_config *mcfg;
 313         const struct rte_memzone *mz = NULL;
 314
 315         /* both sizes cannot be explicitly called for */
 316         if ((flags & RTE_MEMZONE_1GB) && (flags & RTE_MEMZONE_2MB)) {
 317                 rte_errno = EINVAL;
 318                 return NULL;
 319         }
 320
 321         /* get pointer to global configuration */
 322         mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 323
 324         rte_rwlock_write_lock(&mcfg->mlock);
 325
 326         mz = memzone_reserve_aligned_thread_unsafe(
 327                 name, len, socket_id, flags, align, 0);
 328
 329         rte_rwlock_write_unlock(&mcfg->mlock);
 330
 331         return mz;
 332 }
 333
 334 /*
 335  * Return a pointer to a correctly filled memzone descriptor (with a
 336  * specified alignment and boundary).
 337  * If the allocation cannot be done, return NULL.
 338  */
 339 const struct rte_memzone *
 340 rte_memzone_reserve_bounded(const char *name, size_t len,
 341                 int socket_id, unsigned flags, unsigned align, unsigned bound)
 342 {
 343         struct rte_mem_config *mcfg;
 344         const struct rte_memzone *mz = NULL;
 345
 346         /* both sizes cannot be explicitly called for */
 347         if ((flags & RTE_MEMZONE_1GB) && (flags & RTE_MEMZONE_2MB)) {
 348                 rte_errno = EINVAL;
 349                 return NULL;
 350         }
 351
 352         /* get pointer to global configuration */
 353         mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 354
 355         rte_rwlock_write_lock(&mcfg->mlock);
 356
 357         mz = memzone_reserve_aligned_thread_unsafe(
 358                 name, len, socket_id, flags, align, bound);
 359
 360         rte_rwlock_write_unlock(&mcfg->mlock);
 361
 362         return mz;
 363 }
 364
 365
 366 /*
 367  * Lookup for the memzone identified by the given name
 368  */
 369 const struct rte_memzone *
 370 rte_memzone_lookup(const char *name)
 371 {
 372         struct rte_mem_config *mcfg;
 373         const struct rte_memzone *memzone = NULL;
 374
 375         mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 376
 377         rte_rwlock_read_lock(&mcfg->mlock);
 378
 379         memzone = memzone_lookup_thread_unsafe(name);
 380
 381         rte_rwlock_read_unlock(&mcfg->mlock);
 382
 383         return memzone;
 384 }
 385
 386 /* Dump all reserved memory zones on console */
 387 void
 388 rte_memzone_dump(void)
 389 {
 390         struct rte_mem_config *mcfg;
 391         unsigned i = 0;
 392
 393         /* get pointer to global configuration */
 394         mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 395
 396         rte_rwlock_read_lock(&mcfg->mlock);
 397         /* dump all zones */
 398         for (i=0; i<RTE_MAX_MEMZONE; i++) {
 399                 if (mcfg->memzone[i].addr == NULL)
 400                         break;
 401                 printf("Zone %u: name:<%s>, phys:0x%"PRIx64", len:0x%zx"
 402                        ", virt:%p, socket_id:%"PRId32", flags:%"PRIx32"\n", i,
 403                        mcfg->memzone[i].name,
 404                        mcfg->memzone[i].phys_addr,
 405                        mcfg->memzone[i].len,
 406                        mcfg->memzone[i].addr,
 407                        mcfg->memzone[i].socket_id,
 408                        mcfg->memzone[i].flags);
 409         }
 410         rte_rwlock_read_unlock(&mcfg->mlock);
 411 }
 412
 413 /*
 414  * called by init: modify the free memseg list to have cache-aligned
 415  * addresses and cache-aligned lengths
 416  */
 417 static int
 418 memseg_sanitize(struct rte_memseg *memseg)
 419 {
 420         unsigned phys_align;
 421         unsigned virt_align;
 422         unsigned off;
 423
 424         phys_align = memseg->phys_addr & CACHE_LINE_MASK;
 425         virt_align = (unsigned long)memseg->addr & CACHE_LINE_MASK;
 426
 427         /*
 428          * sanity check: phys_addr and addr must have the same
 429          * alignment
 430          */
 431         if (phys_align != virt_align)
 432                 return -1;
 433
 434         /* memseg is really too small, don't bother with it */
 435         if (memseg->len < (2 * CACHE_LINE_SIZE)) {
 436                 memseg->len = 0;
 437                 return 0;
 438         }
 439
 440         /* align start address */
 441         off = (CACHE_LINE_SIZE - phys_align) & CACHE_LINE_MASK;
 442         memseg->phys_addr += off;
 443         memseg->addr = (char *)memseg->addr + off;
 444         memseg->len -= off;
 445
 446         /* align end address */
 447         memseg->len &= ~((uint64_t)CACHE_LINE_MASK);
 448
 449         return 0;
 450 }
 451
 452 /*
 453  * Init the memzone subsystem
 454  */
 455 int
 456 rte_eal_memzone_init(void)
 457 {
 458         struct rte_mem_config *mcfg;
 459         const struct rte_memseg *memseg;
 460         unsigned i = 0;
 461
 462         /* get pointer to global configuration */
 463         mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 464
 465         /* mirror the runtime memsegs from config */
 466         free_memseg = mcfg->free_memseg;
 467
 468         /* secondary processes don't need to initialise anything */
 469         if (rte_eal_process_type() == RTE_PROC_SECONDARY)
 470                 return 0;
 471
 472         memseg = rte_eal_get_physmem_layout();
 473         if (memseg == NULL) {
 474                 RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): Cannot get physical layout\n", __func__);
 475                 return -1;
 476         }
 477
 478         rte_rwlock_write_lock(&mcfg->mlock);
 479
 480         /* fill in uninitialized free_memsegs */
 481         for (i = 0; i < RTE_MAX_MEMSEG; i++) {
 482                 if (memseg[i].addr == NULL)
 483                         break;
 484                 if (free_memseg[i].addr != NULL)
 485                         continue;
 486                 memcpy(&free_memseg[i], &memseg[i], sizeof(struct rte_memseg));
 487         }
 488
 489         /* make all zones cache-aligned */
 490         for (i = 0; i < RTE_MAX_MEMSEG; i++) {
 491                 if (free_memseg[i].addr == NULL)
 492                         break;
 493                 if (memseg_sanitize(&free_memseg[i]) < 0) {
 494                         RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): Sanity check failed\n", __func__);
 495                         rte_rwlock_write_unlock(&mcfg->mlock);
 496                         return -1;
 497                 }
 498         }
 499
 500         /* delete all zones */
 501         mcfg->memzone_idx = 0;
 502         memset(mcfg->memzone, 0, sizeof(mcfg->memzone));
 503
 504         rte_rwlock_write_unlock(&mcfg->mlock);
 505
 506         return 0;
 507 }