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 RTE_EAL_NUMA_AWARE_HUGEPAGES
  27 #include <numa.h>
  28 #include <numaif.h>
  29 #endif
  30 #include <linux/falloc.h>
  31
  32 #include <rte_common.h>
  33 #include <rte_log.h>
  34 #include <rte_eal_memconfig.h>
  35 #include <rte_eal.h>
  36 #include <rte_memory.h>
  37 #include <rte_spinlock.h>
  38
  39 #include "eal_filesystem.h"
  40 #include "eal_internal_cfg.h"
  41 #include "eal_memalloc.h"
  42
  43 /*
  44  * not all kernel version support fallocate on hugetlbfs, so fall back to
  45  * ftruncate and disallow deallocation if fallocate is not supported.
  46  */
  47 static int fallocate_supported = -1; /* unknown */
  48
  49 /*
  50  * If each page is in a separate file, we can close fd's since we need each fd
  51  * only once. However, in single file segments mode, we can get away with using
  52  * a single fd for entire segments, but we need to store them somewhere. Each
  53  * fd is different within each process, so we'll store them in a local tailq.
  54  */
  55 struct msl_entry {
  56         TAILQ_ENTRY(msl_entry) next;
  57         unsigned int msl_idx;
  58         int fd;
  59 };
  60
  61 /** Double linked list of memseg list fd's. */
  62 TAILQ_HEAD(msl_entry_list, msl_entry);
  63
  64 static struct msl_entry_list msl_entry_list =
  65                 TAILQ_HEAD_INITIALIZER(msl_entry_list);
  66 static rte_spinlock_t tailq_lock = RTE_SPINLOCK_INITIALIZER;
  67
  68 /** local copy of a memory map, used to synchronize memory hotplug in MP */
  69 static struct rte_memseg_list local_memsegs[RTE_MAX_MEMSEG_LISTS];
  70
  71 static sigjmp_buf huge_jmpenv;
  72
  73 static void __rte_unused huge_sigbus_handler(int signo __rte_unused)
  74 {
  75         siglongjmp(huge_jmpenv, 1);
  76 }
  77
  78 /* Put setjmp into a wrap method to avoid compiling error. Any non-volatile,
  79  * non-static local variable in the stack frame calling sigsetjmp might be
  80  * clobbered by a call to longjmp.
  81  */
  82 static int __rte_unused huge_wrap_sigsetjmp(void)
  83 {
  84         return sigsetjmp(huge_jmpenv, 1);
  85 }
  86
  87 static struct sigaction huge_action_old;
  88 static int huge_need_recover;
  89
  90 static void __rte_unused
  91 huge_register_sigbus(void)
  92 {
  93         sigset_t mask;
  94         struct sigaction action;
  95
  96         sigemptyset(&mask);
  97         sigaddset(&mask, SIGBUS);
  98         action.sa_flags = 0;
  99         action.sa_mask = mask;
 100         action.sa_handler = huge_sigbus_handler;
 101
 102         huge_need_recover = !sigaction(SIGBUS, &action, &huge_action_old);
 103 }
 104
 105 static void __rte_unused
 106 huge_recover_sigbus(void)
 107 {
 108         if (huge_need_recover) {
 109                 sigaction(SIGBUS, &huge_action_old, NULL);
 110                 huge_need_recover = 0;
 111         }
 112 }
 113
 114 #ifdef RTE_EAL_NUMA_AWARE_HUGEPAGES
 115 static bool
 116 check_numa(void)
 117 {
 118         bool ret = true;
 119         /* Check if kernel supports NUMA. */
 120         if (numa_available() != 0) {
 121                 RTE_LOG(DEBUG, EAL, "NUMA is not supported.\n");
 122                 ret = false;
 123         }
 124         return ret;
 125 }
 126
 127 static void
 128 prepare_numa(int *oldpolicy, struct bitmask *oldmask, int socket_id)
 129 {
 130         RTE_LOG(DEBUG, EAL, "Trying to obtain current memory policy.\n");
 131         if (get_mempolicy(oldpolicy, oldmask->maskp,
 132                           oldmask->size + 1, 0, 0) < 0) {
 133                 RTE_LOG(ERR, EAL,
 134                         "Failed to get current mempolicy: %s. "
 135                         "Assuming MPOL_DEFAULT.\n", strerror(errno));
 136                 oldpolicy = MPOL_DEFAULT;
 137         }
 138         RTE_LOG(DEBUG, EAL,
 139                 "Setting policy MPOL_PREFERRED for socket %d\n",
 140                 socket_id);
 141         numa_set_preferred(socket_id);
 142 }
 143
 144 static void
 145 resotre_numa(int *oldpolicy, struct bitmask *oldmask)
 146 {
 147         RTE_LOG(DEBUG, EAL,
 148                 "Restoring previous memory policy: %d\n", *oldpolicy);
 149         if (*oldpolicy == MPOL_DEFAULT) {
 150                 numa_set_localalloc();
 151         } else if (set_mempolicy(*oldpolicy, oldmask->maskp,
 152                                  oldmask->size + 1) < 0) {
 153                 RTE_LOG(ERR, EAL, "Failed to restore mempolicy: %s\n",
 154                         strerror(errno));
 155                 numa_set_localalloc();
 156         }
 157         numa_free_cpumask(oldmask);
 158 }
 159 #endif
 160
 161 static struct msl_entry *
 162 get_msl_entry_by_idx(unsigned int list_idx)
 163 {
 164         struct msl_entry *te;
 165
 166         rte_spinlock_lock(&tailq_lock);
 167
 168         TAILQ_FOREACH(te, &msl_entry_list, next) {
 169                 if (te->msl_idx == list_idx)
 170                         break;
 171         }
 172         if (te == NULL) {
 173                 /* doesn't exist, so create it and set fd to -1 */
 174
 175                 te = malloc(sizeof(*te));
 176                 if (te == NULL) {
 177                         RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): cannot allocate tailq entry for memseg list\n",
 178                                 __func__);
 179                         goto unlock;
 180                 }
 181                 te->msl_idx = list_idx;
 182                 te->fd = -1;
 183                 TAILQ_INSERT_TAIL(&msl_entry_list, te, next);
 184         }
 185 unlock:
 186         rte_spinlock_unlock(&tailq_lock);
 187         return te;
 188 }
 189
 190 /*
 191  * uses fstat to report the size of a file on disk
 192  */
 193 static off_t
 194 get_file_size(int fd)
 195 {
 196         struct stat st;
 197         if (fstat(fd, &st) < 0)
 198                 return 0;
 199         return st.st_size;
 200 }
 201
 202 /*
 203  * uses fstat to check if file size on disk is zero (regular fstat won't show
 204  * true file size due to how fallocate works)
 205  */
 206 static bool
 207 is_zero_length(int fd)
 208 {
 209         struct stat st;
 210         if (fstat(fd, &st) < 0)
 211                 return false;
 212         return st.st_blocks == 0;
 213 }
 214
 215 /* we cannot use rte_memseg_list_walk() here because we will be holding a
 216  * write lock whenever we enter every function in this file, however copying
 217  * the same iteration code everywhere is not ideal as well. so, use a lockless
 218  * copy of memseg list walk here.
 219  */
 220 static int
 221 memseg_list_walk_thread_unsafe(rte_memseg_list_walk_t func, void *arg)
 222 {
 223         struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 224         int i, ret = 0;
 225
 226         for (i = 0; i < RTE_MAX_MEMSEG_LISTS; i++) {
 227                 struct rte_memseg_list *msl = &mcfg->memsegs[i];
 228
 229                 if (msl->base_va == NULL)
 230                         continue;
 231
 232                 ret = func(msl, arg);
 233                 if (ret < 0)
 234                         return -1;
 235                 if (ret > 0)
 236                         return 1;
 237         }
 238         return 0;
 239 }
 240
 241 static int
 242 get_seg_fd(char *path, int buflen, struct hugepage_info *hi,
 243                 unsigned int list_idx, unsigned int seg_idx)
 244 {
 245         int fd;
 246
 247         if (internal_config.single_file_segments) {
 248                 /*
 249                  * try to find a tailq entry, for this memseg list, or create
 250                  * one if it doesn't exist.
 251                  */
 252                 struct msl_entry *te = get_msl_entry_by_idx(list_idx);
 253                 if (te == NULL) {
 254                         RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): cannot allocate tailq entry for memseg list\n",
 255                                 __func__);
 256                         return -1;
 257                 } else if (te->fd < 0) {
 258                         /* create a hugepage file */
 259                         eal_get_hugefile_path(path, buflen, hi->hugedir,
 260                                         list_idx);
 261                         fd = open(path, O_CREAT | O_RDWR, 0600);
 262                         if (fd < 0) {
 263                                 RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): open failed: %s\n",
 264                                         __func__, strerror(errno));
 265                                 return -1;
 266                         }
 267                         te->fd = fd;
 268                 } else {
 269                         fd = te->fd;
 270                 }
 271         } else {
 272                 /* one file per page, just create it */
 273                 eal_get_hugefile_path(path, buflen, hi->hugedir,
 274                                 list_idx * RTE_MAX_MEMSEG_PER_LIST + seg_idx);
 275                 fd = open(path, O_CREAT | O_RDWR, 0600);
 276                 if (fd < 0) {
 277                         RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): open failed: %s\n", __func__,
 278                                         strerror(errno));
 279                         return -1;
 280                 }
 281         }
 282         return fd;
 283 }
 284
 285 /* returns 1 on successful lock, 0 on unsuccessful lock, -1 on error */
 286 static int lock(int fd, uint64_t offset, uint64_t len, int type)
 287 {
 288         struct flock lck;
 289         int ret;
 290
 291         memset(&lck, 0, sizeof(lck));
 292
 293         lck.l_type = type;
 294         lck.l_whence = SEEK_SET;
 295         lck.l_start = offset;
 296         lck.l_len = len;
 297
 298         ret = fcntl(fd, F_SETLK, &lck);
 299
 300         if (ret && (errno == EAGAIN || errno == EACCES)) {
 301                 /* locked by another process, not an error */
 302                 return 0;
 303         } else if (ret) {
 304                 RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): error calling fcntl(): %s\n",
 305                         __func__, strerror(errno));
 306                 /* we've encountered an unexpected error */
 307                 return -1;
 308         }
 309         return 1;
 310 }
 311
 312 static int
 313 resize_hugefile(int fd, uint64_t fa_offset, uint64_t page_sz,
 314                 bool grow)
 315 {
 316         bool again = false;
 317         do {
 318                 if (fallocate_supported == 0) {
 319                         /* we cannot deallocate memory if fallocate() is not
 320                          * supported, but locks are still needed to prevent
 321                          * primary process' initialization from clearing out
 322                          * huge pages used by this process.
 323                          */
 324
 325                         if (!grow) {
 326                                 RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): fallocate not supported, not freeing page back to the system\n",
 327                                         __func__);
 328                                 return -1;
 329                         }
 330                         uint64_t new_size = fa_offset + page_sz;
 331                         uint64_t cur_size = get_file_size(fd);
 332
 333                         /* fallocate isn't supported, fall back to ftruncate */
 334                         if (new_size > cur_size &&
 335                                         ftruncate(fd, new_size) < 0) {
 336                                 RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): ftruncate() failed: %s\n",
 337                                         __func__, strerror(errno));
 338                                 return -1;
 339                         }
 340                         /* not being able to take out a read lock is an error */
 341                         if (lock(fd, fa_offset, page_sz, F_RDLCK) != 1)
 342                                 return -1;
 343                 } else {
 344                         int flags = grow ? 0 : FALLOC_FL_PUNCH_HOLE |
 345                                         FALLOC_FL_KEEP_SIZE;
 346                         int ret;
 347
 348                         /* if fallocate() is supported, we need to take out a
 349                          * read lock on allocate (to prevent other processes
 350                          * from deallocating this page), and take out a write
 351                          * lock on deallocate (to ensure nobody else is using
 352                          * this page).
 353                          *
 354                          * we can't use flock() for this, as we actually need to
 355                          * lock part of the file, not the entire file.
 356                          */
 357
 358                         if (!grow) {
 359                                 ret = lock(fd, fa_offset, page_sz, F_WRLCK);
 360
 361                                 if (ret < 0)
 362                                         return -1;
 363                                 else if (ret == 0)
 364                                         /* failed to lock, not an error */
 365                                         return 0;
 366                         }
 367                         if (fallocate(fd, flags, fa_offset, page_sz) < 0) {
 368                                 if (fallocate_supported == -1 &&
 369                                                 errno == ENOTSUP) {
 370                                         RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): fallocate() not supported, hugepage deallocation will be disabled\n",
 371                                                 __func__);
 372                                         again = true;
 373                                         fallocate_supported = 0;
 374                                 } else {
 375                                         RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): fallocate() failed: %s\n",
 376                                                 __func__,
 377                                                 strerror(errno));
 378                                         return -1;
 379                                 }
 380                         } else {
 381                                 fallocate_supported = 1;
 382
 383                                 if (grow) {
 384                                         /* if can't read lock, it's an error */
 385                                         if (lock(fd, fa_offset, page_sz,
 386                                                         F_RDLCK) != 1)
 387                                                 return -1;
 388                                 } else {
 389                                         /* if can't unlock, it's an error */
 390                                         if (lock(fd, fa_offset, page_sz,
 391                                                         F_UNLCK) != 1)
 392                                                 return -1;
 393                                 }
 394                         }
 395                 }
 396         } while (again);
 397         return 0;
 398 }
 399
 400 static int
 401 alloc_seg(struct rte_memseg *ms, void *addr, int socket_id,
 402                 struct hugepage_info *hi, unsigned int list_idx,
 403                 unsigned int seg_idx)
 404 {
 405 #ifdef RTE_EAL_NUMA_AWARE_HUGEPAGES
 406         int cur_socket_id = 0;
 407 #endif
 408         uint64_t map_offset;
 409         char path[PATH_MAX];
 410         int ret = 0;
 411         int fd;
 412         size_t alloc_sz;
 413
 414         fd = get_seg_fd(path, sizeof(path), hi, list_idx, seg_idx);
 415         if (fd < 0)
 416                 return -1;
 417
 418         alloc_sz = hi->hugepage_sz;
 419         if (internal_config.single_file_segments) {
 420                 map_offset = seg_idx * alloc_sz;
 421                 ret = resize_hugefile(fd, map_offset, alloc_sz, true);
 422                 if (ret < 0)
 423                         goto resized;
 424         } else {
 425                 map_offset = 0;
 426                 if (ftruncate(fd, alloc_sz) < 0) {
 427                         RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): ftruncate() failed: %s\n",
 428                                 __func__, strerror(errno));
 429                         goto resized;
 430                 }
 431                 /* we've allocated a page - take out a read lock. we're using
 432                  * fcntl() locks rather than flock() here because doing that
 433                  * gives us one huge advantage - fcntl() locks are per-process,
 434                  * not per-file descriptor, which means that we don't have to
 435                  * keep the original fd's around to keep a lock on the file.
 436                  *
 437                  * this is useful, because when it comes to unmapping pages, we
 438                  * will have to take out a write lock (to figure out if another
 439                  * process still has this page mapped), and to do itwith flock()
 440                  * we'll have to use original fd, as lock is associated with
 441                  * that particular fd. with fcntl(), this is not necessary - we
 442                  * can open a new fd and use fcntl() on that.
 443                  */
 444                 ret = lock(fd, map_offset, alloc_sz, F_RDLCK);
 445
 446                 /* this should not fail */
 447                 if (ret != 1) {
 448                         RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): error locking file: %s\n",
 449                                 __func__,
 450                                 strerror(errno));
 451                         goto resized;
 452                 }
 453         }
 454
 455         /*
 456          * map the segment, and populate page tables, the kernel fills this
 457          * segment with zeros if it's a new page.
 458          */
 459         void *va = mmap(addr, alloc_sz, PROT_READ | PROT_WRITE,
 460                         MAP_SHARED | MAP_POPULATE | MAP_FIXED, fd, map_offset);
 461
 462         if (va == MAP_FAILED) {
 463                 RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): mmap() failed: %s\n", __func__,
 464                         strerror(errno));
 465                 goto resized;
 466         }
 467         if (va != addr) {
 468                 RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): wrong mmap() address\n", __func__);
 469                 munmap(va, alloc_sz);
 470                 goto resized;
 471         }
 472
 473         rte_iova_t iova = rte_mem_virt2iova(addr);
 474         if (iova == RTE_BAD_PHYS_ADDR) {
 475                 RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): can't get IOVA addr\n",
 476                         __func__);
 477                 goto mapped;
 478         }
 479
 480 #ifdef RTE_EAL_NUMA_AWARE_HUGEPAGES
 481         move_pages(getpid(), 1, &addr, NULL, &cur_socket_id, 0);
 482
 483         if (cur_socket_id != socket_id) {
 484                 RTE_LOG(DEBUG, EAL,
 485                                 "%s(): allocation happened on wrong socket (wanted %d, got %d)\n",
 486                         __func__, socket_id, cur_socket_id);
 487                 goto mapped;
 488         }
 489 #endif
 490
 491         /* In linux, hugetlb limitations, like cgroup, are
 492          * enforced at fault time instead of mmap(), even
 493          * with the option of MAP_POPULATE. Kernel will send
 494          * a SIGBUS signal. To avoid to be killed, save stack
 495          * environment here, if SIGBUS happens, we can jump
 496          * back here.
 497          */
 498         if (huge_wrap_sigsetjmp()) {
 499                 RTE_LOG(DEBUG, EAL, "SIGBUS: Cannot mmap more hugepages of size %uMB\n",
 500                         (unsigned int)(alloc_sz >> 20));
 501                 goto mapped;
 502         }
 503         /* for non-single file segments, we can close fd here */
 504         if (!internal_config.single_file_segments)
 505                 close(fd);
 506
 507         /* we need to trigger a write to the page to enforce page fault and
 508          * ensure that page is accessible to us, but we can't overwrite value
 509          * that is already there, so read the old value, and write itback.
 510          * kernel populates the page with zeroes initially.
 511          */
 512         *(volatile int *)addr = *(volatile int *)addr;
 513
 514         ms->addr = addr;
 515         ms->hugepage_sz = alloc_sz;
 516         ms->len = alloc_sz;
 517         ms->nchannel = rte_memory_get_nchannel();
 518         ms->nrank = rte_memory_get_nrank();
 519         ms->iova = iova;
 520         ms->socket_id = socket_id;
 521
 522         return 0;
 523
 524 mapped:
 525         munmap(addr, alloc_sz);
 526 resized:
 527         if (internal_config.single_file_segments) {
 528                 resize_hugefile(fd, map_offset, alloc_sz, false);
 529                 if (is_zero_length(fd)) {
 530                         struct msl_entry *te = get_msl_entry_by_idx(list_idx);
 531                         /* te->fd is equivalent to fd */
 532                         if (te != NULL && te->fd >= 0)
 533                                 te->fd = -1;
 534                         /* ignore errors, can't make it any worse */
 535                         unlink(path);
 536                         close(fd);
 537                 }
 538                 /* if we're not removing the file, fd stays in the tailq */
 539         } else {
 540                 close(fd);
 541                 unlink(path);
 542         }
 543         return -1;
 544 }
 545
 546 static int
 547 free_seg(struct rte_memseg *ms, struct hugepage_info *hi,
 548                 unsigned int list_idx, unsigned int seg_idx)
 549 {
 550         uint64_t map_offset;
 551         char path[PATH_MAX];
 552         int fd, ret;
 553
 554         /* erase page data */
 555         memset(ms->addr, 0, ms->len);
 556
 557         if (mmap(ms->addr, ms->len, PROT_READ,
 558                         MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS | MAP_FIXED, -1, 0) ==
 559                                 MAP_FAILED) {
 560                 RTE_LOG(DEBUG, EAL, "couldn't unmap page\n");
 561                 return -1;
 562         }
 563
 564         fd = get_seg_fd(path, sizeof(path), hi, list_idx, seg_idx);
 565         if (fd < 0)
 566                 return -1;
 567
 568         if (internal_config.single_file_segments) {
 569                 map_offset = seg_idx * ms->len;
 570                 if (resize_hugefile(fd, map_offset, ms->len, false))
 571                         return -1;
 572                 /* if file is zero-length, we've already shrunk it, so it's
 573                  * safe to remove.
 574                  */
 575                 if (is_zero_length(fd)) {
 576                         struct msl_entry *te = get_msl_entry_by_idx(list_idx);
 577                         /* te->fd is equivalent to fd */
 578                         if (te != NULL && te->fd >= 0)
 579                                 te->fd = -1;
 580                         unlink(path);
 581                         close(fd);
 582                 }
 583                 /* if we're not removing the file, fd stays in the tailq */
 584                 ret = 0;
 585         } else {
 586                 /* if we're able to take out a write lock, we're the last one
 587                  * holding onto this page.
 588                  */
 589
 590                 ret = lock(fd, 0, ms->len, F_WRLCK);
 591                 if (ret >= 0) {
 592                         /* no one else is using this page */
 593                         if (ret == 1)
 594                                 unlink(path);
 595                         ret = lock(fd, 0, ms->len, F_UNLCK);
 596                         if (ret != 1)
 597                                 RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): unable to unlock file %s\n",
 598                                         __func__, path);
 599                 }
 600                 close(fd);
 601         }
 602
 603         memset(ms, 0, sizeof(*ms));
 604
 605         return ret;
 606 }
 607
 608 struct alloc_walk_param {
 609         struct hugepage_info *hi;
 610         struct rte_memseg **ms;
 611         size_t page_sz;
 612         unsigned int segs_allocated;
 613         unsigned int n_segs;
 614         int socket;
 615         bool exact;
 616 };
 617 static int
 618 alloc_seg_walk(const struct rte_memseg_list *msl, void *arg)
 619 {
 620         struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 621         struct alloc_walk_param *wa = arg;
 622         struct rte_memseg_list *cur_msl;
 623         size_t page_sz;
 624         int cur_idx, start_idx, j;
 625         unsigned int msl_idx, need, i;
 626
 627         if (msl->page_sz != wa->page_sz)
 628                 return 0;
 629         if (msl->socket_id != wa->socket)
 630                 return 0;
 631
 632         page_sz = (size_t)msl->page_sz;
 633
 634         msl_idx = msl - mcfg->memsegs;
 635         cur_msl = &mcfg->memsegs[msl_idx];
 636
 637         need = wa->n_segs;
 638
 639         /* try finding space in memseg list */
 640         cur_idx = rte_fbarray_find_next_n_free(&cur_msl->memseg_arr, 0, need);
 641         if (cur_idx < 0)
 642                 return 0;
 643         start_idx = cur_idx;
 644
 645         for (i = 0; i < need; i++, cur_idx++) {
 646                 struct rte_memseg *cur;
 647                 void *map_addr;
 648
 649                 cur = rte_fbarray_get(&cur_msl->memseg_arr, cur_idx);
 650                 map_addr = RTE_PTR_ADD(cur_msl->base_va,
 651                                 cur_idx * page_sz);
 652
 653                 if (alloc_seg(cur, map_addr, wa->socket, wa->hi,
 654                                 msl_idx, cur_idx)) {
 655                         RTE_LOG(DEBUG, EAL, "attempted to allocate %i segments, but only %i were allocated\n",
 656                                 need, i);
 657
 658                         /* if exact number wasn't requested, stop */
 659                         if (!wa->exact)
 660                                 goto out;
 661
 662                         /* clean up */
 663                         for (j = start_idx; j < cur_idx; j++) {
 664                                 struct rte_memseg *tmp;
 665                                 struct rte_fbarray *arr =
 666                                                 &cur_msl->memseg_arr;
 667
 668                                 tmp = rte_fbarray_get(arr, j);
 669                                 if (free_seg(tmp, wa->hi, msl_idx,
 670                                                 start_idx + j)) {
 671                                         RTE_LOG(ERR, EAL, "Cannot free page\n");
 672                                         continue;
 673                                 }
 674
 675                                 rte_fbarray_set_free(arr, j);
 676                         }
 677                         /* clear the list */
 678                         if (wa->ms)
 679                                 memset(wa->ms, 0, sizeof(*wa->ms) * wa->n_segs);
 680                         return -1;
 681                 }
 682                 if (wa->ms)
 683                         wa->ms[i] = cur;
 684
 685                 rte_fbarray_set_used(&cur_msl->memseg_arr, cur_idx);
 686         }
 687 out:
 688         wa->segs_allocated = i;
 689         if (i > 0)
 690                 cur_msl->version++;
 691         return 1;
 692 }
 693
 694 struct free_walk_param {
 695         struct hugepage_info *hi;
 696         struct rte_memseg *ms;
 697 };
 698 static int
 699 free_seg_walk(const struct rte_memseg_list *msl, void *arg)
 700 {
 701         struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
 702         struct rte_memseg_list *found_msl;
 703         struct free_walk_param *wa = arg;
 704         uintptr_t start_addr, end_addr;
 705         int msl_idx, seg_idx;
 706
 707         start_addr = (uintptr_t) msl->base_va;
 708         end_addr = start_addr + msl->memseg_arr.len * (size_t)msl->page_sz;
 709
 710         if ((uintptr_t)wa->ms->addr < start_addr ||
 711                         (uintptr_t)wa->ms->addr >= end_addr)
 712                 return 0;
 713
 714         msl_idx = msl - mcfg->memsegs;
 715         seg_idx = RTE_PTR_DIFF(wa->ms->addr, start_addr) / msl->page_sz;
 716
 717         /* msl is const */
 718         found_msl = &mcfg->memsegs[msl_idx];
 719
 720         found_msl->version++;
 721
 722         rte_fbarray_set_free(&found_msl->memseg_arr, seg_idx);
 723
 724         if (free_seg(wa->ms, wa->hi, msl_idx, seg_idx))
 725                 return -1;
 726
 727         return 1;
 728 }
 729
 730 int
 731 eal_memalloc_alloc_seg_bulk(struct rte_memseg **ms, int n_segs, size_t page_sz,
 732                 int socket, bool exact)
 733 {
 734         int i, ret = -1;
 735 #ifdef RTE_EAL_NUMA_AWARE_HUGEPAGES
 736         bool have_numa = false;
 737         int oldpolicy;
 738         struct bitmask *oldmask;
 739 #endif
 740         struct alloc_walk_param wa;
 741         struct hugepage_info *hi = NULL;
 742
 743         memset(&wa, 0, sizeof(wa));
 744
 745         /* dynamic allocation not supported in legacy mode */
 746         if (internal_config.legacy_mem)
 747                 return -1;
 748
 749         for (i = 0; i < (int) RTE_DIM(internal_config.hugepage_info); i++) {
 750                 if (page_sz ==
 751                                 internal_config.hugepage_info[i].hugepage_sz) {
 752                         hi = &internal_config.hugepage_info[i];
 753                         break;
 754                 }
 755         }
 756         if (!hi) {
 757                 RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): can't find relevant hugepage_info entry\n",
 758                         __func__);
 759                 return -1;
 760         }
 761
 762 #ifdef RTE_EAL_NUMA_AWARE_HUGEPAGES
 763         if (check_numa()) {
 764                 oldmask = numa_allocate_nodemask();
 765                 prepare_numa(&oldpolicy, oldmask, socket);
 766                 have_numa = true;
 767         }
 768 #endif
 769
 770         wa.exact = exact;
 771         wa.hi = hi;
 772         wa.ms = ms;
 773         wa.n_segs = n_segs;
 774         wa.page_sz = page_sz;
 775         wa.socket = socket;
 776         wa.segs_allocated = 0;
 777
 778         ret = memseg_list_walk_thread_unsafe(alloc_seg_walk, &wa);
 779         if (ret == 0) {
 780                 RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): couldn't find suitable memseg_list\n",
 781                         __func__);
 782                 ret = -1;
 783         } else if (ret > 0) {
 784                 ret = (int)wa.segs_allocated;
 785         }
 786
 787 #ifdef RTE_EAL_NUMA_AWARE_HUGEPAGES
 788         if (have_numa)
 789                 resotre_numa(&oldpolicy, oldmask);
 790 #endif
 791         return ret;
 792 }
 793
 794 struct rte_memseg *
 795 eal_memalloc_alloc_seg(size_t page_sz, int socket)
 796 {
 797         struct rte_memseg *ms;
 798         if (eal_memalloc_alloc_seg_bulk(&ms, 1, page_sz, socket, true) < 0)
 799                 return NULL;
 800         /* return pointer to newly allocated memseg */
 801         return ms;
 802 }
 803
 804 int
 805 eal_memalloc_free_seg_bulk(struct rte_memseg **ms, int n_segs)
 806 {
 807         int seg, ret = 0;
 808
 809         /* dynamic free not supported in legacy mode */
 810         if (internal_config.legacy_mem)
 811                 return -1;
 812
 813         for (seg = 0; seg < n_segs; seg++) {
 814                 struct rte_memseg *cur = ms[seg];
 815                 struct hugepage_info *hi = NULL;
 816                 struct free_walk_param wa;
 817                 int i, walk_res;
 818
 819                 /* if this page is marked as unfreeable, fail */
 820                 if (cur->flags & RTE_MEMSEG_FLAG_DO_NOT_FREE) {
 821                         RTE_LOG(DEBUG, EAL, "Page is not allowed to be freed\n");
 822                         ret = -1;
 823                         continue;
 824                 }
 825
 826                 memset(&wa, 0, sizeof(wa));
 827
 828                 for (i = 0; i < (int)RTE_DIM(internal_config.hugepage_info);
 829                                 i++) {
 830                         hi = &internal_config.hugepage_info[i];
 831                         if (cur->hugepage_sz == hi->hugepage_sz)
 832                                 break;
 833                 }
 834                 if (i == (int)RTE_DIM(internal_config.hugepage_info)) {
 835                         RTE_LOG(ERR, EAL, "Can't find relevant hugepage_info entry\n");
 836                         ret = -1;
 837                         continue;
 838                 }
 839
 840                 wa.ms = cur;
 841                 wa.hi = hi;
 842
 843                 walk_res = memseg_list_walk_thread_unsafe(free_seg_walk, &wa);
 844                 if (walk_res == 1)
 845                         continue;
 846                 if (walk_res == 0)
 847                         RTE_LOG(ERR, EAL, "Couldn't find memseg list\n");
 848                 ret = -1;
 849         }
 850         return ret;
 851 }
 852
 853 int
 854 eal_memalloc_free_seg(struct rte_memseg *ms)
 855 {
 856         /* dynamic free not supported in legacy mode */
 857         if (internal_config.legacy_mem)
 858                 return -1;
 859
 860         return eal_memalloc_free_seg_bulk(&ms, 1);
 861 }
 862
 863 static int
 864 sync_chunk(struct rte_memseg_list *primary_msl,
 865                 struct rte_memseg_list *local_msl, struct hugepage_info *hi,
 866                 unsigned int msl_idx, bool used, int start, int end)
 867 {
 868         struct rte_fbarray *l_arr, *p_arr;
 869         int i, ret, chunk_len, diff_len;
 870
 871         l_arr = &local_msl->memseg_arr;
 872         p_arr = &primary_msl->memseg_arr;
 873
 874         /* we need to aggregate allocations/deallocations into bigger chunks,
 875          * as we don't want to spam the user with per-page callbacks.
 876          *
 877          * to avoid any potential issues, we also want to trigger
 878          * deallocation callbacks *before* we actually deallocate
 879          * memory, so that the user application could wrap up its use
 880          * before it goes away.
 881          */
 882
 883         chunk_len = end - start;
 884
 885         /* find how many contiguous pages we can map/unmap for this chunk */
 886         diff_len = used ?
 887                         rte_fbarray_find_contig_free(l_arr, start) :
 888                         rte_fbarray_find_contig_used(l_arr, start);
 889
 890         /* has to be at least one page */
 891         if (diff_len < 1)
 892                 return -1;
 893
 894         diff_len = RTE_MIN(chunk_len, diff_len);
 895
 896         /* if we are freeing memory, notify the application */
 897         if (!used) {
 898                 struct rte_memseg *ms;
 899                 void *start_va;
 900                 size_t len, page_sz;
 901
 902                 ms = rte_fbarray_get(l_arr, start);
 903                 start_va = ms->addr;
 904                 page_sz = (size_t)primary_msl->page_sz;
 905                 len = page_sz * diff_len;
 906
 907                 eal_memalloc_mem_event_notify(RTE_MEM_EVENT_FREE,
 908                                 start_va, len);
 909         }
 910
 911         for (i = 0; i < diff_len; i++) {
 912                 struct rte_memseg *p_ms, *l_ms;
 913                 int seg_idx = start + i;
 914
 915                 l_ms = rte_fbarray_get(l_arr, seg_idx);
 916                 p_ms = rte_fbarray_get(p_arr, seg_idx);
 917
 918                 if (l_ms == NULL || p_ms == NULL)
 919                         return -1;
 920
 921                 if (used) {
 922                         ret = alloc_seg(l_ms, p_ms->addr,
 923                                         p_ms->socket_id, hi,
 924                                         msl_idx, seg_idx);
 925                         if (ret < 0)
 926                                 return -1;
 927                         rte_fbarray_set_used(l_arr, seg_idx);
 928                 } else {
 929                         ret = free_seg(l_ms, hi, msl_idx, seg_idx);
 930                         rte_fbarray_set_free(l_arr, seg_idx);
 931                         if (ret < 0)
 932                                 return -1;
 933                 }
 934         }
 935
 936         /* if we just allocated memory, notify the application */
 937         if (used) {
 938                 struct rte_memseg *ms;
 939                 void *start_va;
 940                 size_t len, page_sz;
 941
 942                 ms = rte_fbarray_get(l_arr, start);
 943                 start_va = ms->addr;
 944                 page_sz = (size_t)primary_msl->page_sz;
 945                 len = page_sz * diff_len;
 946
 947                 eal_memalloc_mem_event_notify(RTE_MEM_EVENT_ALLOC,
 948                                 start_va, len);
 949         }
 950
 951         /* calculate how much we can advance until next chunk */
 952         diff_len = used ?
 953                         rte_fbarray_find_contig_used(l_arr, start) :
 954                         rte_fbarray_find_contig_free(l_arr, start);
 955         ret = RTE_MIN(chunk_len, diff_len);
 956
 957         return ret;
 958 }
 959
 960 static int
 961 sync_status(struct rte_memseg_list *primary_msl,
 962                 struct rte_memseg_list *local_msl, struct hugepage_info *hi,
 963                 unsigned int msl_idx, bool used)
 964 {
 965         struct rte_fbarray *l_arr, *p_arr;
 966         int p_idx, l_chunk_len, p_chunk_len, ret;
 967         int start, end;
 968
 969         /* this is a little bit tricky, but the basic idea is - walk both lists
 970          * and spot any places where there are discrepancies. walking both lists
 971          * and noting discrepancies in a single go is a hard problem, so we do
 972          * it in two passes - first we spot any places where allocated segments
 973          * mismatch (i.e. ensure that everything that's allocated in the primary
 974          * is also allocated in the secondary), and then we do it by looking at
 975          * free segments instead.
 976          *
 977          * we also need to aggregate changes into chunks, as we have to call
 978          * callbacks per allocation, not per page.
 979          */
 980         l_arr = &local_msl->memseg_arr;
 981         p_arr = &primary_msl->memseg_arr;
 982
 983         if (used)
 984                 p_idx = rte_fbarray_find_next_used(p_arr, 0);
 985         else
 986                 p_idx = rte_fbarray_find_next_free(p_arr, 0);
 987
 988         while (p_idx >= 0) {
 989                 int next_chunk_search_idx;
 990
 991                 if (used) {
 992                         p_chunk_len = rte_fbarray_find_contig_used(p_arr,
 993                                         p_idx);
 994                         l_chunk_len = rte_fbarray_find_contig_used(l_arr,
 995                                         p_idx);
 996                 } else {
 997                         p_chunk_len = rte_fbarray_find_contig_free(p_arr,
 998                                         p_idx);
 999                         l_chunk_len = rte_fbarray_find_contig_free(l_arr,
1000                                         p_idx);
1001                 }
1002                 /* best case scenario - no differences (or bigger, which will be
1003                  * fixed during next iteration), look for next chunk
1004                  */
1005                 if (l_chunk_len >= p_chunk_len) {
1006                         next_chunk_search_idx = p_idx + p_chunk_len;
1007                         goto next_chunk;
1008                 }
1009
1010                 /* if both chunks start at the same point, skip parts we know
1011                  * are identical, and sync the rest. each call to sync_chunk
1012                  * will only sync contiguous segments, so we need to call this
1013                  * until we are sure there are no more differences in this
1014                  * chunk.
1015                  */
1016                 start = p_idx + l_chunk_len;
1017                 end = p_idx + p_chunk_len;
1018                 do {
1019                         ret = sync_chunk(primary_msl, local_msl, hi, msl_idx,
1020                                         used, start, end);
1021                         start += ret;
1022                 } while (start < end && ret >= 0);
1023                 /* if ret is negative, something went wrong */
1024                 if (ret < 0)
1025                         return -1;
1026
1027                 next_chunk_search_idx = p_idx + p_chunk_len;
1028 next_chunk:
1029                 /* skip to end of this chunk */
1030                 if (used) {
1031                         p_idx = rte_fbarray_find_next_used(p_arr,
1032                                         next_chunk_search_idx);
1033                 } else {
1034                         p_idx = rte_fbarray_find_next_free(p_arr,
1035                                         next_chunk_search_idx);
1036                 }
1037         }
1038         return 0;
1039 }
1040
1041 static int
1042 sync_existing(struct rte_memseg_list *primary_msl,
1043                 struct rte_memseg_list *local_msl, struct hugepage_info *hi,
1044                 unsigned int msl_idx)
1045 {
1046         int ret;
1047
1048         /* ensure all allocated space is the same in both lists */
1049         ret = sync_status(primary_msl, local_msl, hi, msl_idx, true);
1050         if (ret < 0)
1051                 return -1;
1052
1053         /* ensure all unallocated space is the same in both lists */
1054         ret = sync_status(primary_msl, local_msl, hi, msl_idx, false);
1055         if (ret < 0)
1056                 return -1;
1057
1058         /* update version number */
1059         local_msl->version = primary_msl->version;
1060
1061         return 0;
1062 }
1063
1064 static int
1065 sync_walk(const struct rte_memseg_list *msl, void *arg __rte_unused)
1066 {
1067         struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
1068         struct rte_memseg_list *primary_msl, *local_msl;
1069         struct hugepage_info *hi = NULL;
1070         unsigned int i;
1071         int msl_idx;
1072         bool new_msl = false;
1073
1074         msl_idx = msl - mcfg->memsegs;
1075         primary_msl = &mcfg->memsegs[msl_idx];
1076         local_msl = &local_memsegs[msl_idx];
1077
1078         /* check if secondary has this memseg list set up */
1079         if (local_msl->base_va == NULL) {
1080                 char name[PATH_MAX];
1081                 int ret;
1082                 new_msl = true;
1083
1084                 /* create distinct fbarrays for each secondary */
1085                 snprintf(name, RTE_FBARRAY_NAME_LEN, "%s_%i",
1086                         primary_msl->memseg_arr.name, getpid());
1087
1088                 ret = rte_fbarray_init(&local_msl->memseg_arr, name,
1089                         primary_msl->memseg_arr.len,
1090                         primary_msl->memseg_arr.elt_sz);
1091                 if (ret < 0) {
1092                         RTE_LOG(ERR, EAL, "Cannot initialize local memory map\n");
1093                         return -1;
1094                 }
1095
1096                 local_msl->base_va = primary_msl->base_va;
1097         }
1098
1099         for (i = 0; i < RTE_DIM(internal_config.hugepage_info); i++) {
1100                 uint64_t cur_sz =
1101                         internal_config.hugepage_info[i].hugepage_sz;
1102                 uint64_t msl_sz = primary_msl->page_sz;
1103                 if (msl_sz == cur_sz) {
1104                         hi = &internal_config.hugepage_info[i];
1105                         break;
1106                 }
1107         }
1108         if (!hi) {
1109                 RTE_LOG(ERR, EAL, "Can't find relevant hugepage_info entry\n");
1110                 return -1;
1111         }
1112
1113         /* if versions don't match or if we have just allocated a new
1114          * memseg list, synchronize everything
1115          */
1116         if ((new_msl || local_msl->version != primary_msl->version) &&
1117                         sync_existing(primary_msl, local_msl, hi, msl_idx))
1118                 return -1;
1119         return 0;
1120 }
1121
1122
1123 int
1124 eal_memalloc_sync_with_primary(void)
1125 {
1126         /* nothing to be done in primary */
1127         if (rte_eal_process_type() == RTE_PROC_PRIMARY)
1128                 return 0;
1129
1130         if (memseg_list_walk_thread_unsafe(sync_walk, NULL))
1131                 return -1;
1132         return 0;
1133 }