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_eal.h>
  47 #include <rte_eal_memconfig.h>
  48 #include <rte_per_lcore.h>
  49 #include <rte_errno.h>
  50 #include <rte_string_fns.h>
  51 #include <rte_common.h>
  52
  53 #include "eal_private.h"
  54
  55 /* internal copy of free memory segments */
  56 static struct rte_memseg *free_memseg = NULL;
  57
  58 static inline const struct rte_memzone *
  59 memzone_lookup_thread_unsafe(const char *name)
  60 {
  61         const struct rte_mem_config *mcfg;
  62         unsigned i = 0;
  63
  64         /* get pointer to global configuration */
  65         mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
  66
  67         /*
  68          * the algorithm is not optimal (linear), but there are few
  69          * zones and this function should be called at init only
  70          */
  71         for (i = 0; i < RTE_MAX_MEMZONE && mcfg->memzone[i].addr != NULL; i++) {
  72                 if (!strncmp(name, mcfg->memzone[i].name, RTE_MEMZONE_NAMESIZE))
  73                         return &mcfg->memzone[i];
  74         }
  75
  76         return NULL;
  77 }
  78
  79 /*
  80  * Helper function for memzone_reserve_aligned_thread_unsafe().
  81  * Calculate address offset from the start of the segment.
  82  * Align offset in that way that it satisfy istart alignmnet and
  83  * buffer of the  requested length would not cross specified boundary.
  84  */
  85 static inline phys_addr_t
  86 align_phys_boundary(const struct rte_memseg *ms, size_t len, size_t align,
  87         size_t bound)
  88 {
  89         phys_addr_t addr_offset, bmask, end, start;
  90         size_t step;
  91
  92         step = RTE_MAX(align, bound);
  93         bmask = ~((phys_addr_t)bound - 1);
  94
  95         /* calculate offset to closest alignment */
  96         start = RTE_ALIGN_CEIL(ms->phys_addr, align);
  97         addr_offset = start - ms->phys_addr;
  98
  99         while (addr_offset + len < ms->len) {
 100
 101                 /* check, do we meet boundary condition */
 102                 end = start + len - (len != 0);
 103                 if ((start & bmask) == (end & bmask))
 104                         break;
 105
 106                 /* calculate next offset */
 107                 start = RTE_ALIGN_CEIL(start + 1, step);
 108                 addr_offset = start - ms->phys_addr;
 109         }
 110
 111         return addr_offset;
 112 }
 113
 114 static const struct rte_memzone *
 115 memzone_reserve_aligned_thread_unsafe(const char *name, size_t len,
 116                 int socket_id, uint64_t size_mask, unsigned align,
 117                 unsigned bound)
 118 {
 119         struct rte_mem_config *mcfg;
 120         unsigned i = 0;
 121         int memseg_idx = -1;
 122         uint64_t addr_offset, seg_offset = 0;
 123         size_t requested_len;
 124         size_t memseg_len = 0;
 125         phys_addr_t memseg_physaddr;
 126         void *memseg_addr;
 127
 128         /* get pointer to global configuration */
 129         mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 130
 131         /* no more room in config */
 132         if (mcfg->memzone_idx >= RTE_MAX_MEMZONE) {
 133                 RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): No more room in config\n", __func__);
 134                 rte_errno = ENOSPC;
 135                 return NULL;
 136         }
 137
 138         /* zone already exist */
 139         if ((memzone_lookup_thread_unsafe(name)) != NULL) {
 140                 RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): memzone <%s> already exists\n",
 141                         __func__, name);
 142                 rte_errno = EEXIST;
 143                 return NULL;
 144         }
 145
 146         /* if alignment is not a power of two */
 147         if (align && !rte_is_power_of_2(align)) {
 148                 RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): Invalid alignment: %u\n", __func__,
 149                                 align);
 150                 rte_errno = EINVAL;
 151                 return NULL;
 152         }
 153
 154         /* alignment less than cache size is not allowed */
 155         if (align < RTE_CACHE_LINE_SIZE)
 156                 align = RTE_CACHE_LINE_SIZE;
 157
 158
 159         /* align length on cache boundary. Check for overflow before doing so */
 160         if (len > SIZE_MAX - RTE_CACHE_LINE_MASK) {
 161                 rte_errno = EINVAL; /* requested size too big */
 162                 return NULL;
 163         }
 164
 165         len += RTE_CACHE_LINE_MASK;
 166         len &= ~((size_t) RTE_CACHE_LINE_MASK);
 167
 168         /* save minimal requested  length */
 169         requested_len = RTE_MAX((size_t)RTE_CACHE_LINE_SIZE,  len);
 170
 171         /* check that boundary condition is valid */
 172         if (bound != 0 &&
 173                         (requested_len > bound || !rte_is_power_of_2(bound))) {
 174                 rte_errno = EINVAL;
 175                 return NULL;
 176         }
 177
 178         /* find the smallest segment matching requirements */
 179         for (i = 0; i < RTE_MAX_MEMSEG; i++) {
 180                 /* last segment */
 181                 if (free_memseg[i].addr == NULL)
 182                         break;
 183
 184                 /* empty segment, skip it */
 185                 if (free_memseg[i].len == 0)
 186                         continue;
 187
 188                 /* bad socket ID */
 189                 if (socket_id != SOCKET_ID_ANY &&
 190                     free_memseg[i].socket_id != SOCKET_ID_ANY &&
 191                     socket_id != free_memseg[i].socket_id)
 192                         continue;
 193
 194                 /*
 195                  * calculate offset to closest alignment that
 196                  * meets boundary conditions.
 197                  */
 198                 addr_offset = align_phys_boundary(free_memseg + i,
 199                         requested_len, align, bound);
 200
 201                 /* check len */
 202                 if ((requested_len + addr_offset) > free_memseg[i].len)
 203                         continue;
 204
 205                 if ((size_mask & free_memseg[i].hugepage_sz) == 0)
 206                         continue;
 207
 208                 /* this segment is the best until now */
 209                 if (memseg_idx == -1) {
 210                         memseg_idx = i;
 211                         memseg_len = free_memseg[i].len;
 212                         seg_offset = addr_offset;
 213                 }
 214                 /* find the biggest contiguous zone */
 215                 else if (len == 0) {
 216                         if (free_memseg[i].len > memseg_len) {
 217                                 memseg_idx = i;
 218                                 memseg_len = free_memseg[i].len;
 219                                 seg_offset = addr_offset;
 220                         }
 221                 }
 222                 /*
 223                  * find the smallest (we already checked that current
 224                  * zone length is > len
 225                  */
 226                 else if (free_memseg[i].len + align < memseg_len ||
 227                                 (free_memseg[i].len <= memseg_len + align &&
 228                                 addr_offset < seg_offset)) {
 229                         memseg_idx = i;
 230                         memseg_len = free_memseg[i].len;
 231                         seg_offset = addr_offset;
 232                 }
 233         }
 234
 235         /* no segment found */
 236         if (memseg_idx == -1) {
 237                 rte_errno = ENOMEM;
 238                 return NULL;
 239         }
 240
 241         /* save aligned physical and virtual addresses */
 242         memseg_physaddr = free_memseg[memseg_idx].phys_addr + seg_offset;
 243         memseg_addr = RTE_PTR_ADD(free_memseg[memseg_idx].addr,
 244                         (uintptr_t) seg_offset);
 245
 246         /* if we are looking for a biggest memzone */
 247         if (len == 0) {
 248                 if (bound == 0)
 249                         requested_len = memseg_len - seg_offset;
 250                 else
 251                         requested_len = RTE_ALIGN_CEIL(memseg_physaddr + 1,
 252                                 bound) - memseg_physaddr;
 253         }
 254
 255         /* set length to correct value */
 256         len = (size_t)seg_offset + requested_len;
 257
 258         /* update our internal state */
 259         free_memseg[memseg_idx].len -= len;
 260         free_memseg[memseg_idx].phys_addr += len;
 261         free_memseg[memseg_idx].addr =
 262                 (char *)free_memseg[memseg_idx].addr + len;
 263
 264         /* fill the zone in config */
 265         struct rte_memzone *mz = &mcfg->memzone[mcfg->memzone_idx++];
 266         snprintf(mz->name, sizeof(mz->name), "%s", name);
 267         mz->phys_addr = memseg_physaddr;
 268         mz->addr = memseg_addr;
 269         mz->len = requested_len;
 270         mz->hugepage_sz = free_memseg[memseg_idx].hugepage_sz;
 271         mz->socket_id = free_memseg[memseg_idx].socket_id;
 272         mz->flags = 0;
 273         mz->memseg_id = memseg_idx;
 274
 275         return mz;
 276 }
 277
 278 static const struct rte_memzone *
 279 rte_memzone_reserve_thread_safe(const char *name, size_t len,
 280                                 int socket_id, unsigned flags, unsigned align,
 281                                 unsigned bound)
 282 {
 283         struct rte_mem_config *mcfg;
 284         const struct rte_memzone *mz = NULL;
 285         uint64_t size_mask = 0;
 286
 287         if (flags & RTE_MEMZONE_2MB)
 288                 size_mask |= RTE_PGSIZE_2M;
 289         if (flags & RTE_MEMZONE_16MB)
 290                 size_mask |= RTE_PGSIZE_16M;
 291         if (flags & RTE_MEMZONE_1GB)
 292                 size_mask |= RTE_PGSIZE_1G;
 293         if (flags & RTE_MEMZONE_16GB)
 294                 size_mask |= RTE_PGSIZE_16G;
 295         if (!size_mask)
 296                 size_mask = UINT64_MAX;
 297
 298         /* get pointer to global configuration */
 299         mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 300
 301         rte_rwlock_write_lock(&mcfg->mlock);
 302
 303         mz = memzone_reserve_aligned_thread_unsafe(
 304                 name, len, socket_id, size_mask, align, bound);
 305
 306         /*
 307          * If we failed to allocate the requested page size, and the
 308          * RTE_MEMZONE_SIZE_HINT_ONLY flag is specified, try allocating
 309          * again.
 310          */
 311         if (!mz && rte_errno == ENOMEM && size_mask != UINT64_MAX &&
 312             flags & RTE_MEMZONE_SIZE_HINT_ONLY) {
 313                 mz = memzone_reserve_aligned_thread_unsafe(
 314                         name, len, socket_id, UINT64_MAX, align, bound);
 315         }
 316
 317         rte_rwlock_write_unlock(&mcfg->mlock);
 318
 319         return mz;
 320 }
 321
 322 /*
 323  * Return a pointer to a correctly filled memzone descriptor (with a
 324  * specified alignment and boundary). If the allocation cannot be done,
 325  * return NULL.
 326  */
 327 const struct rte_memzone *
 328 rte_memzone_reserve_bounded(const char *name, size_t len, int socket_id,
 329                             unsigned flags, unsigned align, unsigned bound)
 330 {
 331         return rte_memzone_reserve_thread_safe(name, len, socket_id, flags,
 332                                                align, bound);
 333 }
 334
 335 /*
 336  * Return a pointer to a correctly filled memzone descriptor (with a
 337  * specified alignment). If the allocation cannot be done, return NULL.
 338  */
 339 const struct rte_memzone *
 340 rte_memzone_reserve_aligned(const char *name, size_t len, int socket_id,
 341                             unsigned flags, unsigned align)
 342 {
 343         return rte_memzone_reserve_thread_safe(name, len, socket_id, flags,
 344                                                align, 0);
 345 }
 346
 347 /*
 348  * Return a pointer to a correctly filled memzone descriptor. If the
 349  * allocation cannot be done, return NULL.
 350  */
 351 const struct rte_memzone *
 352 rte_memzone_reserve(const char *name, size_t len, int socket_id,
 353                     unsigned flags)
 354 {
 355         return rte_memzone_reserve_thread_safe(name, len, socket_id,
 356                                                flags, RTE_CACHE_LINE_SIZE, 0);
 357 }
 358
 359 /*
 360  * Lookup for the memzone identified by the given name
 361  */
 362 const struct rte_memzone *
 363 rte_memzone_lookup(const char *name)
 364 {
 365         struct rte_mem_config *mcfg;
 366         const struct rte_memzone *memzone = NULL;
 367
 368         mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 369
 370         rte_rwlock_read_lock(&mcfg->mlock);
 371
 372         memzone = memzone_lookup_thread_unsafe(name);
 373
 374         rte_rwlock_read_unlock(&mcfg->mlock);
 375
 376         return memzone;
 377 }
 378
 379 /* Dump all reserved memory zones on console */
 380 void
 381 rte_memzone_dump(FILE *f)
 382 {
 383         struct rte_mem_config *mcfg;
 384         unsigned i = 0;
 385
 386         /* get pointer to global configuration */
 387         mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 388
 389         rte_rwlock_read_lock(&mcfg->mlock);
 390         /* dump all zones */
 391         for (i=0; i<RTE_MAX_MEMZONE; i++) {
 392                 if (mcfg->memzone[i].addr == NULL)
 393                         break;
 394                 fprintf(f, "Zone %u: name:<%s>, phys:0x%"PRIx64", len:0x%zx"
 395                        ", virt:%p, socket_id:%"PRId32", flags:%"PRIx32"\n", i,
 396                        mcfg->memzone[i].name,
 397                        mcfg->memzone[i].phys_addr,
 398                        mcfg->memzone[i].len,
 399                        mcfg->memzone[i].addr,
 400                        mcfg->memzone[i].socket_id,
 401                        mcfg->memzone[i].flags);
 402         }
 403         rte_rwlock_read_unlock(&mcfg->mlock);
 404 }
 405
 406 /*
 407  * called by init: modify the free memseg list to have cache-aligned
 408  * addresses and cache-aligned lengths
 409  */
 410 static int
 411 memseg_sanitize(struct rte_memseg *memseg)
 412 {
 413         unsigned phys_align;
 414         unsigned virt_align;
 415         unsigned off;
 416
 417         phys_align = memseg->phys_addr & RTE_CACHE_LINE_MASK;
 418         virt_align = (unsigned long)memseg->addr & RTE_CACHE_LINE_MASK;
 419
 420         /*
 421          * sanity check: phys_addr and addr must have the same
 422          * alignment
 423          */
 424         if (phys_align != virt_align)
 425                 return -1;
 426
 427         /* memseg is really too small, don't bother with it */
 428         if (memseg->len < (2 * RTE_CACHE_LINE_SIZE)) {
 429                 memseg->len = 0;
 430                 return 0;
 431         }
 432
 433         /* align start address */
 434         off = (RTE_CACHE_LINE_SIZE - phys_align) & RTE_CACHE_LINE_MASK;
 435         memseg->phys_addr += off;
 436         memseg->addr = (char *)memseg->addr + off;
 437         memseg->len -= off;
 438
 439         /* align end address */
 440         memseg->len &= ~((uint64_t)RTE_CACHE_LINE_MASK);
 441
 442         return 0;
 443 }
 444
 445 /*
 446  * Init the memzone subsystem
 447  */
 448 int
 449 rte_eal_memzone_init(void)
 450 {
 451         struct rte_mem_config *mcfg;
 452         const struct rte_memseg *memseg;
 453         unsigned i = 0;
 454
 455         /* get pointer to global configuration */
 456         mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 457
 458         /* mirror the runtime memsegs from config */
 459         free_memseg = mcfg->free_memseg;
 460
 461         /* secondary processes don't need to initialise anything */
 462         if (rte_eal_process_type() == RTE_PROC_SECONDARY)
 463                 return 0;
 464
 465         memseg = rte_eal_get_physmem_layout();
 466         if (memseg == NULL) {
 467                 RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): Cannot get physical layout\n", __func__);
 468                 return -1;
 469         }
 470
 471         rte_rwlock_write_lock(&mcfg->mlock);
 472
 473         /* fill in uninitialized free_memsegs */
 474         for (i = 0; i < RTE_MAX_MEMSEG; i++) {
 475                 if (memseg[i].addr == NULL)
 476                         break;
 477                 if (free_memseg[i].addr != NULL)
 478                         continue;
 479                 memcpy(&free_memseg[i], &memseg[i], sizeof(struct rte_memseg));
 480         }
 481
 482         /* make all zones cache-aligned */
 483         for (i = 0; i < RTE_MAX_MEMSEG; i++) {
 484                 if (free_memseg[i].addr == NULL)
 485                         break;
 486                 if (memseg_sanitize(&free_memseg[i]) < 0) {
 487                         RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): Sanity check failed\n", __func__);
 488                         rte_rwlock_write_unlock(&mcfg->mlock);
 489                         return -1;
 490                 }
 491         }
 492
 493         /* delete all zones */
 494         mcfg->memzone_idx = 0;
 495         memset(mcfg->memzone, 0, sizeof(mcfg->memzone));
 496
 497         rte_rwlock_write_unlock(&mcfg->mlock);
 498
 499         return 0;
 500 }
 501
 502 /* Walk all reserved memory zones */
 503 void rte_memzone_walk(void (*func)(const struct rte_memzone *, void *),
 504                       void *arg)
 505 {
 506         struct rte_mem_config *mcfg;
 507         unsigned i;
 508
 509         mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 510
 511         rte_rwlock_read_lock(&mcfg->mlock);
 512         for (i=0; i<RTE_MAX_MEMZONE; i++) {
 513                 if (mcfg->memzone[i].addr != NULL)
 514                         (*func)(&mcfg->memzone[i], arg);
 515         }
 516         rte_rwlock_read_unlock(&mcfg->mlock);
 517 }