eal: add 64-bit log2 function
[dpdk.git] / lib / librte_eal / linuxapp / eal / eal_memalloc.c
index ace2bcf..60a0a68 100644 (file)
 #include <sys/time.h>
 #include <signal.h>
 #include <setjmp.h>
+#ifdef F_ADD_SEALS /* if file sealing is supported, so is memfd */
+#include <linux/memfd.h>
+#define MEMFD_SUPPORTED
+#endif
 #ifdef RTE_EAL_NUMA_AWARE_HUGEPAGES
 #include <numa.h>
 #include <numaif.h>
 #endif
 #include <linux/falloc.h>
+#include <linux/mman.h> /* for hugetlb-related mmap flags */
 
 #include <rte_common.h>
 #include <rte_log.h>
 #include <rte_eal_memconfig.h>
 #include <rte_eal.h>
+#include <rte_errno.h>
 #include <rte_memory.h>
 #include <rte_spinlock.h>
 
 #include "eal_filesystem.h"
 #include "eal_internal_cfg.h"
 #include "eal_memalloc.h"
+#include "eal_private.h"
+
+const int anonymous_hugepages_supported =
+#ifdef MAP_HUGE_SHIFT
+               1;
+#define RTE_MAP_HUGE_SHIFT MAP_HUGE_SHIFT
+#else
+               0;
+#define RTE_MAP_HUGE_SHIFT 26
+#endif
+
+/*
+ * we've already checked memfd support at compile-time, but we also need to
+ * check if we can create hugepage files with memfd.
+ *
+ * also, this is not a constant, because while we may be *compiled* with memfd
+ * hugetlbfs support, we might not be *running* on a system that supports memfd
+ * and/or memfd with hugetlbfs, so we need to be able to adjust this flag at
+ * runtime, and fall back to anonymous memory.
+ */
+static int memfd_create_supported =
+#ifdef MFD_HUGETLB
+               1;
+#define RTE_MFD_HUGETLB MFD_HUGETLB
+#else
+               0;
+#define RTE_MFD_HUGETLB 4U
+#endif
 
 /*
  * not all kernel version support fallocate on hugetlbfs, so fall back to
  */
 static int fallocate_supported = -1; /* unknown */
 
-/* for single-file segments, we need some kind of mechanism to keep track of
+/*
+ * we have two modes - single file segments, and file-per-page mode.
+ *
+ * for single-file segments, we need some kind of mechanism to keep track of
  * which hugepages can be freed back to the system, and which cannot. we cannot
  * use flock() because they don't allow locking parts of a file, and we cannot
  * use fcntl() due to issues with their semantics, so we will have to rely on a
- * bunch of lockfiles for each page.
+ * bunch of lockfiles for each page. so, we will use 'fds' array to keep track
+ * of per-page lockfiles. we will store the actual segment list fd in the
+ * 'memseg_list_fd' field.
+ *
+ * for file-per-page mode, each page will have its own fd, so 'memseg_list_fd'
+ * will be invalid (set to -1), and we'll use 'fds' to keep track of page fd's.
  *
  * we cannot know how many pages a system will have in advance, but we do know
  * that they come in lists, and we know lengths of these lists. so, simply store
  * a malloc'd array of fd's indexed by list and segment index.
  *
  * they will be initialized at startup, and filled as we allocate/deallocate
- * segments. also, use this to track memseg list proper fd.
+ * segments.
  */
 static struct {
        int *fds; /**< dynamically allocated array of segment lock fd's */
        int memseg_list_fd; /**< memseg list fd */
        int len; /**< total length of the array */
        int count; /**< entries used in an array */
-} lock_fds[RTE_MAX_MEMSEG_LISTS];
+} fd_list[RTE_MAX_MEMSEG_LISTS];
 
 /** local copy of a memory map, used to synchronize memory hotplug in MP */
 static struct rte_memseg_list local_memsegs[RTE_MAX_MEMSEG_LISTS];
@@ -171,30 +213,14 @@ get_file_size(int fd)
        return st.st_size;
 }
 
-/* we cannot use rte_memseg_list_walk() here because we will be holding a
- * write lock whenever we enter every function in this file, however copying
- * the same iteration code everywhere is not ideal as well. so, use a lockless
- * copy of memseg list walk here.
- */
 static int
-memseg_list_walk_thread_unsafe(rte_memseg_list_walk_t func, void *arg)
+pagesz_flags(uint64_t page_sz)
 {
-       struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
-       int i, ret = 0;
-
-       for (i = 0; i < RTE_MAX_MEMSEG_LISTS; i++) {
-               struct rte_memseg_list *msl = &mcfg->memsegs[i];
-
-               if (msl->base_va == NULL)
-                       continue;
-
-               ret = func(msl, arg);
-               if (ret < 0)
-                       return -1;
-               if (ret > 0)
-                       return 1;
-       }
-       return 0;
+       /* as per mmap() manpage, all page sizes are log2 of page size
+        * shifted by MAP_HUGE_SHIFT
+        */
+       int log2 = rte_log2_u64(page_sz);
+       return log2 << RTE_MAP_HUGE_SHIFT;
 }
 
 /* returns 1 on successful lock, 0 on unsuccessful lock, -1 on error */
@@ -224,12 +250,12 @@ static int get_segment_lock_fd(int list_idx, int seg_idx)
        char path[PATH_MAX] = {0};
        int fd;
 
-       if (list_idx < 0 || list_idx >= (int)RTE_DIM(lock_fds))
+       if (list_idx < 0 || list_idx >= (int)RTE_DIM(fd_list))
                return -1;
-       if (seg_idx < 0 || seg_idx >= lock_fds[list_idx].len)
+       if (seg_idx < 0 || seg_idx >= fd_list[list_idx].len)
                return -1;
 
-       fd = lock_fds[list_idx].fds[seg_idx];
+       fd = fd_list[list_idx].fds[seg_idx];
        /* does this lock already exist? */
        if (fd >= 0)
                return fd;
@@ -251,8 +277,8 @@ static int get_segment_lock_fd(int list_idx, int seg_idx)
                return -1;
        }
        /* store it for future reference */
-       lock_fds[list_idx].fds[seg_idx] = fd;
-       lock_fds[list_idx].count++;
+       fd_list[list_idx].fds[seg_idx] = fd;
+       fd_list[list_idx].count++;
        return fd;
 }
 
@@ -260,12 +286,12 @@ static int unlock_segment(int list_idx, int seg_idx)
 {
        int fd, ret;
 
-       if (list_idx < 0 || list_idx >= (int)RTE_DIM(lock_fds))
+       if (list_idx < 0 || list_idx >= (int)RTE_DIM(fd_list))
                return -1;
-       if (seg_idx < 0 || seg_idx >= lock_fds[list_idx].len)
+       if (seg_idx < 0 || seg_idx >= fd_list[list_idx].len)
                return -1;
 
-       fd = lock_fds[list_idx].fds[seg_idx];
+       fd = fd_list[list_idx].fds[seg_idx];
 
        /* upgrade lock to exclusive to see if we can remove the lockfile */
        ret = lock(fd, LOCK_EX);
@@ -285,25 +311,75 @@ static int unlock_segment(int list_idx, int seg_idx)
         * and remove it from list anyway.
         */
        close(fd);
-       lock_fds[list_idx].fds[seg_idx] = -1;
-       lock_fds[list_idx].count--;
+       fd_list[list_idx].fds[seg_idx] = -1;
+       fd_list[list_idx].count--;
 
        if (ret < 0)
                return -1;
        return 0;
 }
 
+static int
+get_seg_memfd(struct hugepage_info *hi __rte_unused,
+               unsigned int list_idx __rte_unused,
+               unsigned int seg_idx __rte_unused)
+{
+#ifdef MEMFD_SUPPORTED
+       int fd;
+       char segname[250]; /* as per manpage, limit is 249 bytes plus null */
+
+       int flags = RTE_MFD_HUGETLB | pagesz_flags(hi->hugepage_sz);
+
+       if (internal_config.single_file_segments) {
+               fd = fd_list[list_idx].memseg_list_fd;
+
+               if (fd < 0) {
+                       snprintf(segname, sizeof(segname), "seg_%i", list_idx);
+                       fd = memfd_create(segname, flags);
+                       if (fd < 0) {
+                               RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): memfd create failed: %s\n",
+                                       __func__, strerror(errno));
+                               return -1;
+                       }
+                       fd_list[list_idx].memseg_list_fd = fd;
+               }
+       } else {
+               fd = fd_list[list_idx].fds[seg_idx];
+
+               if (fd < 0) {
+                       snprintf(segname, sizeof(segname), "seg_%i-%i",
+                                       list_idx, seg_idx);
+                       fd = memfd_create(segname, flags);
+                       if (fd < 0) {
+                               RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): memfd create failed: %s\n",
+                                       __func__, strerror(errno));
+                               return -1;
+                       }
+                       fd_list[list_idx].fds[seg_idx] = fd;
+               }
+       }
+       return fd;
+#endif
+       return -1;
+}
+
 static int
 get_seg_fd(char *path, int buflen, struct hugepage_info *hi,
                unsigned int list_idx, unsigned int seg_idx)
 {
        int fd;
 
+       /* for in-memory mode, we only make it here when we're sure we support
+        * memfd, and this is a special case.
+        */
+       if (internal_config.in_memory)
+               return get_seg_memfd(hi, list_idx, seg_idx);
+
        if (internal_config.single_file_segments) {
                /* create a hugepage file path */
                eal_get_hugefile_path(path, buflen, hi->hugedir, list_idx);
 
-               fd = lock_fds[list_idx].memseg_list_fd;
+               fd = fd_list[list_idx].memseg_list_fd;
 
                if (fd < 0) {
                        fd = open(path, O_CREAT | O_RDWR, 0600);
@@ -319,24 +395,30 @@ get_seg_fd(char *path, int buflen, struct hugepage_info *hi,
                                close(fd);
                                return -1;
                        }
-                       lock_fds[list_idx].memseg_list_fd = fd;
+                       fd_list[list_idx].memseg_list_fd = fd;
                }
        } else {
                /* create a hugepage file path */
                eal_get_hugefile_path(path, buflen, hi->hugedir,
                                list_idx * RTE_MAX_MEMSEG_PER_LIST + seg_idx);
-               fd = open(path, O_CREAT | O_RDWR, 0600);
+
+               fd = fd_list[list_idx].fds[seg_idx];
+
                if (fd < 0) {
-                       RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): open failed: %s\n", __func__,
-                                       strerror(errno));
-                       return -1;
-               }
-               /* take out a read lock */
-               if (lock(fd, LOCK_SH) < 0) {
-                       RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): lock failed: %s\n",
-                               __func__, strerror(errno));
-                       close(fd);
-                       return -1;
+                       fd = open(path, O_CREAT | O_RDWR, 0600);
+                       if (fd < 0) {
+                               RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): open failed: %s\n",
+                                       __func__, strerror(errno));
+                               return -1;
+                       }
+                       /* take out a read lock */
+                       if (lock(fd, LOCK_SH) < 0) {
+                               RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): lock failed: %s\n",
+                                       __func__, strerror(errno));
+                               close(fd);
+                               return -1;
+                       }
+                       fd_list[list_idx].fds[seg_idx] = fd;
                }
        }
        return fd;
@@ -347,6 +429,33 @@ resize_hugefile(int fd, char *path, int list_idx, int seg_idx,
                uint64_t fa_offset, uint64_t page_sz, bool grow)
 {
        bool again = false;
+
+       /* in-memory mode is a special case, because we don't need to perform
+        * any locking, and we can be sure that fallocate() is supported.
+        */
+       if (internal_config.in_memory) {
+               int flags = grow ? 0 : FALLOC_FL_PUNCH_HOLE |
+                               FALLOC_FL_KEEP_SIZE;
+               int ret;
+
+               /* grow or shrink the file */
+               ret = fallocate(fd, flags, fa_offset, page_sz);
+
+               if (ret < 0) {
+                       RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): fallocate() failed: %s\n",
+                                       __func__,
+                                       strerror(errno));
+                       return -1;
+               }
+               /* increase/decrease total segment count */
+               fd_list[list_idx].count += (grow ? 1 : -1);
+               if (!grow && fd_list[list_idx].count == 0) {
+                       close(fd_list[list_idx].memseg_list_fd);
+                       fd_list[list_idx].memseg_list_fd = -1;
+               }
+               return 0;
+       }
+
        do {
                if (fallocate_supported == 0) {
                        /* we cannot deallocate memory if fallocate() is not
@@ -425,9 +534,9 @@ resize_hugefile(int fd, char *path, int list_idx, int seg_idx,
                                 * page file fd, so that one of the processes
                                 * could then delete the file after shrinking.
                                 */
-                               if (ret < 1 && lock_fds[list_idx].count == 0) {
+                               if (ret < 1 && fd_list[list_idx].count == 0) {
                                        close(fd);
-                                       lock_fds[list_idx].memseg_list_fd = -1;
+                                       fd_list[list_idx].memseg_list_fd = -1;
                                }
 
                                if (ret < 0) {
@@ -463,13 +572,13 @@ resize_hugefile(int fd, char *path, int list_idx, int seg_idx,
                                 * more segments active in this segment list,
                                 * and remove the file if there aren't.
                                 */
-                               if (lock_fds[list_idx].count == 0) {
+                               if (fd_list[list_idx].count == 0) {
                                        if (unlink(path))
                                                RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): unlinking '%s' failed: %s\n",
                                                        __func__, path,
                                                        strerror(errno));
                                        close(fd);
-                                       lock_fds[list_idx].memseg_list_fd = -1;
+                                       fd_list[list_idx].memseg_list_fd = -1;
                                }
                        }
                }
@@ -486,45 +595,93 @@ alloc_seg(struct rte_memseg *ms, void *addr, int socket_id,
        int cur_socket_id = 0;
 #endif
        uint64_t map_offset;
+       rte_iova_t iova;
+       void *va;
        char path[PATH_MAX];
        int ret = 0;
        int fd;
        size_t alloc_sz;
+       int flags;
+       void *new_addr;
 
-       /* takes out a read lock on segment or segment list */
-       fd = get_seg_fd(path, sizeof(path), hi, list_idx, seg_idx);
-       if (fd < 0) {
-               RTE_LOG(ERR, EAL, "Couldn't get fd on hugepage file\n");
+       alloc_sz = hi->hugepage_sz;
+
+       /* these are checked at init, but code analyzers don't know that */
+       if (internal_config.in_memory && !anonymous_hugepages_supported) {
+               RTE_LOG(ERR, EAL, "Anonymous hugepages not supported, in-memory mode cannot allocate memory\n");
+               return -1;
+       }
+       if (internal_config.in_memory && !memfd_create_supported &&
+                       internal_config.single_file_segments) {
+               RTE_LOG(ERR, EAL, "Single-file segments are not supported without memfd support\n");
                return -1;
        }
 
-       alloc_sz = hi->hugepage_sz;
-       if (internal_config.single_file_segments) {
-               map_offset = seg_idx * alloc_sz;
-               ret = resize_hugefile(fd, path, list_idx, seg_idx, map_offset,
-                               alloc_sz, true);
-               if (ret < 0)
-                       goto resized;
-       } else {
+       /* in-memory without memfd is a special case */
+       int mmap_flags;
+
+       if (internal_config.in_memory && !memfd_create_supported) {
+               int pagesz_flag, flags;
+
+               pagesz_flag = pagesz_flags(alloc_sz);
+               flags = pagesz_flag | MAP_HUGETLB | MAP_FIXED |
+                               MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS;
+               fd = -1;
+               mmap_flags = flags;
+
+               /* single-file segments codepath will never be active
+                * here because in-memory mode is incompatible with the
+                * fallback path, and it's stopped at EAL initialization
+                * stage.
+                */
                map_offset = 0;
-               if (ftruncate(fd, alloc_sz) < 0) {
-                       RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): ftruncate() failed: %s\n",
-                               __func__, strerror(errno));
-                       goto resized;
+       } else {
+               /* takes out a read lock on segment or segment list */
+               fd = get_seg_fd(path, sizeof(path), hi, list_idx, seg_idx);
+               if (fd < 0) {
+                       RTE_LOG(ERR, EAL, "Couldn't get fd on hugepage file\n");
+                       return -1;
+               }
+
+               if (internal_config.single_file_segments) {
+                       map_offset = seg_idx * alloc_sz;
+                       ret = resize_hugefile(fd, path, list_idx, seg_idx,
+                                       map_offset, alloc_sz, true);
+                       if (ret < 0)
+                               goto resized;
+               } else {
+                       map_offset = 0;
+                       if (ftruncate(fd, alloc_sz) < 0) {
+                               RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): ftruncate() failed: %s\n",
+                                       __func__, strerror(errno));
+                               goto resized;
+                       }
+                       if (internal_config.hugepage_unlink &&
+                                       !internal_config.in_memory) {
+                               if (unlink(path)) {
+                                       RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): unlink() failed: %s\n",
+                                               __func__, strerror(errno));
+                                       goto resized;
+                               }
+                       }
                }
+               mmap_flags = MAP_SHARED | MAP_POPULATE | MAP_FIXED;
        }
 
        /*
-        * map the segment, and populate page tables, the kernel fills this
-        * segment with zeros if it's a new page.
+        * map the segment, and populate page tables, the kernel fills
+        * this segment with zeros if it's a new page.
         */
-       void *va = mmap(addr, alloc_sz, PROT_READ | PROT_WRITE,
-                       MAP_SHARED | MAP_POPULATE | MAP_FIXED, fd, map_offset);
+       va = mmap(addr, alloc_sz, PROT_READ | PROT_WRITE, mmap_flags, fd,
+                       map_offset);
 
        if (va == MAP_FAILED) {
                RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): mmap() failed: %s\n", __func__,
                        strerror(errno));
-               goto resized;
+               /* mmap failed, but the previous region might have been
+                * unmapped anyway. try to remap it
+                */
+               goto unmapped;
        }
        if (va != addr) {
                RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): wrong mmap() address\n", __func__);
@@ -532,24 +689,6 @@ alloc_seg(struct rte_memseg *ms, void *addr, int socket_id,
                goto resized;
        }
 
-       rte_iova_t iova = rte_mem_virt2iova(addr);
-       if (iova == RTE_BAD_PHYS_ADDR) {
-               RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): can't get IOVA addr\n",
-                       __func__);
-               goto mapped;
-       }
-
-#ifdef RTE_EAL_NUMA_AWARE_HUGEPAGES
-       move_pages(getpid(), 1, &addr, NULL, &cur_socket_id, 0);
-
-       if (cur_socket_id != socket_id) {
-               RTE_LOG(DEBUG, EAL,
-                               "%s(): allocation happened on wrong socket (wanted %d, got %d)\n",
-                       __func__, socket_id, cur_socket_id);
-               goto mapped;
-       }
-#endif
-
        /* In linux, hugetlb limitations, like cgroup, are
         * enforced at fault time instead of mmap(), even
         * with the option of MAP_POPULATE. Kernel will send
@@ -562,9 +701,6 @@ alloc_seg(struct rte_memseg *ms, void *addr, int socket_id,
                        (unsigned int)(alloc_sz >> 20));
                goto mapped;
        }
-       /* for non-single file segments, we can close fd here */
-       if (!internal_config.single_file_segments)
-               close(fd);
 
        /* we need to trigger a write to the page to enforce page fault and
         * ensure that page is accessible to us, but we can't overwrite value
@@ -573,6 +709,24 @@ alloc_seg(struct rte_memseg *ms, void *addr, int socket_id,
         */
        *(volatile int *)addr = *(volatile int *)addr;
 
+       iova = rte_mem_virt2iova(addr);
+       if (iova == RTE_BAD_PHYS_ADDR) {
+               RTE_LOG(DEBUG, EAL, "%s(): can't get IOVA addr\n",
+                       __func__);
+               goto mapped;
+       }
+
+#ifdef RTE_EAL_NUMA_AWARE_HUGEPAGES
+       move_pages(getpid(), 1, &addr, NULL, &cur_socket_id, 0);
+
+       if (cur_socket_id != socket_id) {
+               RTE_LOG(DEBUG, EAL,
+                               "%s(): allocation happened on wrong socket (wanted %d, got %d)\n",
+                       __func__, socket_id, cur_socket_id);
+               goto mapped;
+       }
+#endif
+
        ms->addr = addr;
        ms->hugepage_sz = alloc_sz;
        ms->len = alloc_sz;
@@ -585,16 +739,35 @@ alloc_seg(struct rte_memseg *ms, void *addr, int socket_id,
 
 mapped:
        munmap(addr, alloc_sz);
+unmapped:
+       flags = MAP_FIXED;
+       new_addr = eal_get_virtual_area(addr, &alloc_sz, alloc_sz, 0, flags);
+       if (new_addr != addr) {
+               if (new_addr != NULL)
+                       munmap(new_addr, alloc_sz);
+               /* we're leaving a hole in our virtual address space. if
+                * somebody else maps this hole now, we could accidentally
+                * override it in the future.
+                */
+               RTE_LOG(CRIT, EAL, "Can't mmap holes in our virtual address space\n");
+       }
 resized:
+       /* some codepaths will return negative fd, so exit early */
+       if (fd < 0)
+               return -1;
+
        if (internal_config.single_file_segments) {
                resize_hugefile(fd, path, list_idx, seg_idx, map_offset,
                                alloc_sz, false);
                /* ignore failure, can't make it any worse */
        } else {
                /* only remove file if we can take out a write lock */
-               if (lock(fd, LOCK_EX) == 1)
+               if (internal_config.hugepage_unlink == 0 &&
+                               internal_config.in_memory == 0 &&
+                               lock(fd, LOCK_EX) == 1)
                        unlink(path);
                close(fd);
+               fd_list[list_idx].fds[seg_idx] = -1;
        }
        return -1;
 }
@@ -605,19 +778,12 @@ free_seg(struct rte_memseg *ms, struct hugepage_info *hi,
 {
        uint64_t map_offset;
        char path[PATH_MAX];
-       int fd, ret;
+       int fd, ret = 0;
+       bool exit_early;
 
        /* erase page data */
        memset(ms->addr, 0, ms->len);
 
-       /* if we are not in single file segments mode, we're going to unmap the
-        * segment and thus drop the lock on original fd, so take out another
-        * shared lock before we do that.
-        */
-       fd = get_seg_fd(path, sizeof(path), hi, list_idx, seg_idx);
-       if (fd < 0)
-               return -1;
-
        if (mmap(ms->addr, ms->len, PROT_READ,
                        MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS | MAP_FIXED, -1, 0) ==
                                MAP_FAILED) {
@@ -625,6 +791,29 @@ free_seg(struct rte_memseg *ms, struct hugepage_info *hi,
                return -1;
        }
 
+       exit_early = false;
+
+       /* if we're using anonymous hugepages, nothing to be done */
+       if (internal_config.in_memory && !memfd_create_supported)
+               exit_early = true;
+
+       /* if we've already unlinked the page, nothing needs to be done */
+       if (!internal_config.in_memory && internal_config.hugepage_unlink)
+               exit_early = true;
+
+       if (exit_early) {
+               memset(ms, 0, sizeof(*ms));
+               return 0;
+       }
+
+       /* if we are not in single file segments mode, we're going to unmap the
+        * segment and thus drop the lock on original fd, but hugepage dir is
+        * now locked so we can take out another one without races.
+        */
+       fd = get_seg_fd(path, sizeof(path), hi, list_idx, seg_idx);
+       if (fd < 0)
+               return -1;
+
        if (internal_config.single_file_segments) {
                map_offset = seg_idx * ms->len;
                if (resize_hugefile(fd, path, list_idx, seg_idx, map_offset,
@@ -635,19 +824,22 @@ free_seg(struct rte_memseg *ms, struct hugepage_info *hi,
                /* if we're able to take out a write lock, we're the last one
                 * holding onto this page.
                 */
-               ret = lock(fd, LOCK_EX);
-               if (ret >= 0) {
-                       /* no one else is using this page */
-                       if (ret == 1)
-                               unlink(path);
+               if (!internal_config.in_memory) {
+                       ret = lock(fd, LOCK_EX);
+                       if (ret >= 0) {
+                               /* no one else is using this page */
+                               if (ret == 1)
+                                       unlink(path);
+                       }
                }
                /* closing fd will drop the lock */
                close(fd);
+               fd_list[list_idx].fds[seg_idx] = -1;
        }
 
        memset(ms, 0, sizeof(*ms));
 
-       return ret;
+       return ret < 0 ? -1 : 0;
 }
 
 struct alloc_walk_param {
@@ -695,7 +887,7 @@ alloc_seg_walk(const struct rte_memseg_list *msl, void *arg)
         * during init, we already hold a write lock, so don't try to take out
         * another one.
         */
-       if (wa->hi->lock_descriptor == -1) {
+       if (wa->hi->lock_descriptor == -1 && !internal_config.in_memory) {
                dir_fd = open(wa->hi->hugedir, O_RDONLY);
                if (dir_fd < 0) {
                        RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): Cannot open '%s': %s\n",
@@ -735,13 +927,13 @@ alloc_seg_walk(const struct rte_memseg_list *msl, void *arg)
                                                &cur_msl->memseg_arr;
 
                                tmp = rte_fbarray_get(arr, j);
-                               if (free_seg(tmp, wa->hi, msl_idx,
-                                               start_idx + j)) {
-                                       RTE_LOG(ERR, EAL, "Cannot free page\n");
-                                       continue;
-                               }
-
                                rte_fbarray_set_free(arr, j);
+
+                               /* free_seg may attempt to create a file, which
+                                * may fail.
+                                */
+                               if (free_seg(tmp, wa->hi, msl_idx, j))
+                                       RTE_LOG(DEBUG, EAL, "Cannot free page\n");
                        }
                        /* clear the list */
                        if (wa->ms)
@@ -779,7 +971,7 @@ free_seg_walk(const struct rte_memseg_list *msl, void *arg)
        int msl_idx, seg_idx, ret, dir_fd = -1;
 
        start_addr = (uintptr_t) msl->base_va;
-       end_addr = start_addr + msl->memseg_arr.len * (size_t)msl->page_sz;
+       end_addr = start_addr + msl->len;
 
        if ((uintptr_t)wa->ms->addr < start_addr ||
                        (uintptr_t)wa->ms->addr >= end_addr)
@@ -799,7 +991,7 @@ free_seg_walk(const struct rte_memseg_list *msl, void *arg)
         * during init, we already hold a write lock, so don't try to take out
         * another one.
         */
-       if (wa->hi->lock_descriptor == -1) {
+       if (wa->hi->lock_descriptor == -1 && !internal_config.in_memory) {
                dir_fd = open(wa->hi->hugedir, O_RDONLY);
                if (dir_fd < 0) {
                        RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): Cannot open '%s': %s\n",
@@ -878,7 +1070,8 @@ eal_memalloc_alloc_seg_bulk(struct rte_memseg **ms, int n_segs, size_t page_sz,
        wa.socket = socket;
        wa.segs_allocated = 0;
 
-       ret = memseg_list_walk_thread_unsafe(alloc_seg_walk, &wa);
+       /* memalloc is locked, so it's safe to use thread-unsafe version */
+       ret = rte_memseg_list_walk_thread_unsafe(alloc_seg_walk, &wa);
        if (ret == 0) {
                RTE_LOG(ERR, EAL, "%s(): couldn't find suitable memseg_list\n",
                        __func__);
@@ -943,7 +1136,10 @@ eal_memalloc_free_seg_bulk(struct rte_memseg **ms, int n_segs)
                wa.ms = cur;
                wa.hi = hi;
 
-               walk_res = memseg_list_walk_thread_unsafe(free_seg_walk, &wa);
+               /* memalloc is locked, so it's safe to use thread-unsafe version
+                */
+               walk_res = rte_memseg_list_walk_thread_unsafe(free_seg_walk,
+                               &wa);
                if (walk_res == 1)
                        continue;
                if (walk_res == 0)
@@ -1197,6 +1393,9 @@ sync_walk(const struct rte_memseg_list *msl, void *arg __rte_unused)
        unsigned int i;
        int msl_idx;
 
+       if (msl->external)
+               return 0;
+
        msl_idx = msl - mcfg->memsegs;
        primary_msl = &mcfg->memsegs[msl_idx];
        local_msl = &local_memsegs[msl_idx];
@@ -1230,7 +1429,8 @@ eal_memalloc_sync_with_primary(void)
        if (rte_eal_process_type() == RTE_PROC_PRIMARY)
                return 0;
 
-       if (memseg_list_walk_thread_unsafe(sync_walk, NULL))
+       /* memalloc is locked, so it's safe to call thread-unsafe version */
+       if (rte_memseg_list_walk_thread_unsafe(sync_walk, NULL))
                return -1;
        return 0;
 }
@@ -1244,6 +1444,9 @@ secondary_msl_create_walk(const struct rte_memseg_list *msl,
        char name[PATH_MAX];
        int msl_idx, ret;
 
+       if (msl->external)
+               return 0;
+
        msl_idx = msl - mcfg->memsegs;
        primary_msl = &mcfg->memsegs[msl_idx];
        local_msl = &local_memsegs[msl_idx];
@@ -1260,37 +1463,183 @@ secondary_msl_create_walk(const struct rte_memseg_list *msl,
                return -1;
        }
        local_msl->base_va = primary_msl->base_va;
+       local_msl->len = primary_msl->len;
 
        return 0;
 }
 
 static int
-secondary_lock_list_create_walk(const struct rte_memseg_list *msl,
-               void *arg __rte_unused)
+alloc_list(int list_idx, int len)
 {
-       struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
-       unsigned int i, len;
-       int msl_idx;
        int *data;
+       int i;
 
-       msl_idx = msl - mcfg->memsegs;
-       len = msl->memseg_arr.len;
-
-       /* ensure we have space to store lock fd per each possible segment */
+       /* ensure we have space to store fd per each possible segment */
        data = malloc(sizeof(int) * len);
        if (data == NULL) {
-               RTE_LOG(ERR, EAL, "Unable to allocate space for lock descriptors\n");
+               RTE_LOG(ERR, EAL, "Unable to allocate space for file descriptors\n");
                return -1;
        }
        /* set all fd's as invalid */
        for (i = 0; i < len; i++)
                data[i] = -1;
 
-       lock_fds[msl_idx].fds = data;
-       lock_fds[msl_idx].len = len;
-       lock_fds[msl_idx].count = 0;
-       lock_fds[msl_idx].memseg_list_fd = -1;
+       fd_list[list_idx].fds = data;
+       fd_list[list_idx].len = len;
+       fd_list[list_idx].count = 0;
+       fd_list[list_idx].memseg_list_fd = -1;
+
+       return 0;
+}
+
+static int
+fd_list_create_walk(const struct rte_memseg_list *msl,
+               void *arg __rte_unused)
+{
+       struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
+       unsigned int len;
+       int msl_idx;
+
+       if (msl->external)
+               return 0;
+
+       msl_idx = msl - mcfg->memsegs;
+       len = msl->memseg_arr.len;
+
+       return alloc_list(msl_idx, len);
+}
+
+int
+eal_memalloc_set_seg_fd(int list_idx, int seg_idx, int fd)
+{
+       struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
+
+       /* single file segments mode doesn't support individual segment fd's */
+       if (internal_config.single_file_segments)
+               return -ENOTSUP;
+
+       /* if list is not allocated, allocate it */
+       if (fd_list[list_idx].len == 0) {
+               int len = mcfg->memsegs[list_idx].memseg_arr.len;
+
+               if (alloc_list(list_idx, len) < 0)
+                       return -ENOMEM;
+       }
+       fd_list[list_idx].fds[seg_idx] = fd;
+
+       return 0;
+}
+
+int
+eal_memalloc_set_seg_list_fd(int list_idx, int fd)
+{
+       struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
+
+       /* non-single file segment mode doesn't support segment list fd's */
+       if (!internal_config.single_file_segments)
+               return -ENOTSUP;
+
+       /* if list is not allocated, allocate it */
+       if (fd_list[list_idx].len == 0) {
+               int len = mcfg->memsegs[list_idx].memseg_arr.len;
+
+               if (alloc_list(list_idx, len) < 0)
+                       return -ENOMEM;
+       }
+
+       fd_list[list_idx].memseg_list_fd = fd;
+
+       return 0;
+}
+
+int
+eal_memalloc_get_seg_fd(int list_idx, int seg_idx)
+{
+       int fd;
+
+       if (internal_config.in_memory || internal_config.no_hugetlbfs) {
+#ifndef MEMFD_SUPPORTED
+               /* in in-memory or no-huge mode, we rely on memfd support */
+               return -ENOTSUP;
+#endif
+               /* memfd supported, but hugetlbfs memfd may not be */
+               if (!internal_config.no_hugetlbfs && !memfd_create_supported)
+                       return -ENOTSUP;
+       }
+
+       if (internal_config.single_file_segments) {
+               fd = fd_list[list_idx].memseg_list_fd;
+       } else if (fd_list[list_idx].len == 0) {
+               /* list not initialized */
+               fd = -1;
+       } else {
+               fd = fd_list[list_idx].fds[seg_idx];
+       }
+       if (fd < 0)
+               return -ENODEV;
+       return fd;
+}
 
+static int
+test_memfd_create(void)
+{
+#ifdef MEMFD_SUPPORTED
+       unsigned int i;
+       for (i = 0; i < internal_config.num_hugepage_sizes; i++) {
+               uint64_t pagesz = internal_config.hugepage_info[i].hugepage_sz;
+               int pagesz_flag = pagesz_flags(pagesz);
+               int flags;
+
+               flags = pagesz_flag | RTE_MFD_HUGETLB;
+               int fd = memfd_create("test", flags);
+               if (fd < 0) {
+                       /* we failed - let memalloc know this isn't working */
+                       if (errno == EINVAL) {
+                               memfd_create_supported = 0;
+                               return 0; /* not supported */
+                       }
+
+                       /* we got other error - something's wrong */
+                       return -1; /* error */
+               }
+               close(fd);
+               return 1; /* supported */
+       }
+#endif
+       return 0; /* not supported */
+}
+
+int
+eal_memalloc_get_seg_fd_offset(int list_idx, int seg_idx, size_t *offset)
+{
+       struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
+
+       if (internal_config.in_memory || internal_config.no_hugetlbfs) {
+#ifndef MEMFD_SUPPORTED
+               /* in in-memory or no-huge mode, we rely on memfd support */
+               return -ENOTSUP;
+#endif
+               /* memfd supported, but hugetlbfs memfd may not be */
+               if (!internal_config.no_hugetlbfs && !memfd_create_supported)
+                       return -ENOTSUP;
+       }
+
+       /* fd_list not initialized? */
+       if (fd_list[list_idx].len == 0)
+               return -ENODEV;
+       if (internal_config.single_file_segments) {
+               size_t pgsz = mcfg->memsegs[list_idx].page_sz;
+
+               /* segment not active? */
+               if (fd_list[list_idx].memseg_list_fd < 0)
+                       return -ENOENT;
+               *offset = pgsz * seg_idx;
+       } else {
+               /* segment not active? */
+               if (fd_list[list_idx].fds[seg_idx] < 0)
+                       return -ENOENT;
+               *offset = 0;
+       }
        return 0;
 }
 
@@ -1300,10 +1649,37 @@ eal_memalloc_init(void)
        if (rte_eal_process_type() == RTE_PROC_SECONDARY)
                if (rte_memseg_list_walk(secondary_msl_create_walk, NULL) < 0)
                        return -1;
+       if (rte_eal_process_type() == RTE_PROC_PRIMARY &&
+                       internal_config.in_memory) {
+               int mfd_res = test_memfd_create();
 
-       /* initialize all of the lock fd lists */
-       if (internal_config.single_file_segments)
-               if (rte_memseg_list_walk(secondary_lock_list_create_walk, NULL))
+               if (mfd_res < 0) {
+                       RTE_LOG(ERR, EAL, "Unable to check if memfd is supported\n");
                        return -1;
+               }
+               if (mfd_res == 1)
+                       RTE_LOG(DEBUG, EAL, "Using memfd for anonymous memory\n");
+               else
+                       RTE_LOG(INFO, EAL, "Using memfd is not supported, falling back to anonymous hugepages\n");
+
+               /* we only support single-file segments mode with in-memory mode
+                * if we support hugetlbfs with memfd_create. this code will
+                * test if we do.
+                */
+               if (internal_config.single_file_segments &&
+                               mfd_res != 1) {
+                       RTE_LOG(ERR, EAL, "Single-file segments mode cannot be used without memfd support\n");
+                       return -1;
+               }
+               /* this cannot ever happen but better safe than sorry */
+               if (!anonymous_hugepages_supported) {
+                       RTE_LOG(ERR, EAL, "Using anonymous memory is not supported\n");
+                       return -1;
+               }
+       }
+
+       /* initialize all of the fd lists */
+       if (rte_memseg_list_walk(fd_list_create_walk, NULL))
+               return -1;
        return 0;
 }