palacios/src/palacios/vmm_barrier.c

   1 /*
   2  * This file is part of the Palacios Virtual Machine Monitor developed
   3  * by the V3VEE Project with funding from the United States National
   4  * Science Foundation and the Department of Energy.
   5  *
   6  * The V3VEE Project is a joint project between Northwestern University
   7  * and the University of New Mexico.  You can find out more at
   8  * http://www.v3vee.org
   9  *
  10  * Copyright (c) 2011, Jack Lange <jacklange@cs.pitt.edu>
  11  * Copyright (c) 2011, The V3VEE Project <http://www.v3vee.org>
  12  * All rights reserved.
  13  *
  14  * Author: Jack Lange <jacklangel@cs.pitt.edu>
  15  *
  16  * This is free software.  You are permitted to use,
  17  * redistribute, and modify it as specified in the file "V3VEE_LICENSE".
  18  */
  19
  20
  21 #include <palacios/vmm_barrier.h>
  22 #include <palacios/vmm.h>
  23 #include <palacios/vm_guest.h>
  24
  25 int v3_init_barrier(struct v3_vm_info * vm_info) {
  26     struct v3_barrier * barrier = &(vm_info->barrier);
  27
  28     memset(barrier, 0, sizeof(struct v3_barrier));
  29     v3_bitmap_init(&(barrier->cpu_map), vm_info->num_cores);
  30     v3_lock_init(&(barrier->lock));
  31
  32     return 0;
  33 }
  34
  35 int v3_deinit_barrier(struct v3_vm_info * vm_info) {
  36     struct v3_barrier * barrier = &(vm_info->barrier);
  37
  38     v3_bitmap_deinit(&(barrier->cpu_map));
  39     v3_lock_deinit(&(barrier->lock));
  40
  41     return 0;
  42 }
  43
  44 int v3_raise_barrier_nowait(struct v3_vm_info * vm_info, struct guest_info * local_core) {
  45     struct v3_barrier * barrier = &(vm_info->barrier);
  46     addr_t flag;
  47     int acquired = 0;
  48
  49     int local_vcpu = -1;
  50     int i = 0;
  51
  52     flag = v3_lock_irqsave(barrier->lock);
  53
  54     if (barrier->active == 0) {
  55         barrier->active = 1;
  56         acquired = 1;
  57     }
  58
  59     v3_unlock_irqrestore(barrier->lock, flag);
  60
  61     if (acquired == 0) {
  62         /* If we are in a core context and the barrier has already been acquired
  63            we'll be safe and let the other barrier proceed. We will still report an error
  64            though to allow possible cleanups to occur at the call site.
  65         */
  66         if (local_core != NULL) {
  67             v3_wait_at_barrier(local_core);
  68         }
  69
  70         return -1;
  71     }
  72
  73     // If we are raising the barrier from a core context
  74     //   we have to mark ourselves blocked first to avoid deadlock
  75     if (local_core != NULL) {
  76         local_vcpu = local_core->vcpu_id;
  77         v3_bitmap_set(&(barrier->cpu_map), local_vcpu);
  78     }
  79
  80
  81     // send out interrupts to force exits on all cores
  82     for (i = 0; i < vm_info->num_cores; i++) {
  83         if (vm_info->cores[i].vcpu_id != local_vcpu) {
  84             v3_interrupt_cpu(vm_info, vm_info->cores[i].pcpu_id, 0);
  85         }
  86     }
  87
  88     return 0;
  89 }
  90
  91 int v3_wait_for_barrier(struct v3_vm_info * vm_info, struct guest_info * local_core) {
  92     struct v3_barrier * barrier = &(vm_info->barrier);
  93     int all_blocked = 0;
  94     int i = 0;
  95
  96     // wait for barrier catch on all cores
  97     while (all_blocked == 0) {
  98         all_blocked = 1;
  99
 100         for (i = 0; i < vm_info->num_cores; i++) {
 101
 102             // Tricky: If a core is not running then it is safe to ignore it.
 103             // Whenever we transition a core to the RUNNING state we MUST immediately wait on the barrier.
 104             // TODO: Wrap the state transitions in functions that do this automatically
 105             if (vm_info->cores[i].core_run_state != CORE_RUNNING) {
 106                 continue;
 107             }
 108
 109             if (v3_bitmap_check(&(barrier->cpu_map), i) == 0) {
 110                 // There is still a core that is not waiting at the barrier
 111                 all_blocked = 0;
 112             }
 113         }
 114
 115         if (all_blocked == 1) {
 116             break;
 117         }
 118
 119         v3_yield(local_core);
 120     }
 121
 122     return 0;
 123 }
 124
 125
 126
 127 /* Barrier synchronization primitive
 128  *   -- This call will block until all the guest cores are waiting at a common synchronization point
 129  *      in a yield loop. The core will block at the sync point until the barrier is lowered.
 130  *
 131  *   ARGUMENTS:
 132  *       vm_info -- The VM for which the barrier is being activated
 133  *       local_core -- The core whose thread this function is being called from, or NULL
 134  *                     if the calling thread is not associated with a VM's core context
 135  */
 136
 137 int v3_raise_barrier(struct v3_vm_info * vm_info, struct guest_info * local_core) {
 138     int ret = 0;
 139
 140     ret = v3_raise_barrier_nowait(vm_info, local_core);
 141
 142     if (ret != 0) {
 143         return ret;
 144     }
 145
 146     return v3_wait_for_barrier(vm_info, local_core);
 147 }
 148
 149
 150
 151 /* Lowers a barrier that has already been raised
 152  *    guest cores will automatically resume execution
 153  *    once this has been called
 154  *
 155  *   TODO: Need someway to check that the barrier is active
 156  */
 157
 158 int v3_lower_barrier(struct v3_vm_info * vm_info) {
 159     struct v3_barrier * barrier = &(vm_info->barrier);
 160
 161     // Clear the active flag, so cores won't wait
 162     barrier->active = 0;
 163
 164     // Clear all the cpu flags, so cores will proceed
 165     v3_bitmap_reset(&(barrier->cpu_map));
 166
 167     return 0;
 168 }
 169
 170
 171 /*
 172  * Syncronization point for guest cores
 173  *    -- called as part of the main VMM event loop for each core
 174  *    -- if a barrier has been activated then the core will signal
 175  *       it has reached the barrier and sit in a yield loop until the
 176  *       barrier has been lowered
 177  */
 178 int v3_wait_at_barrier(struct guest_info * core) {
 179     struct v3_barrier * barrier = &(core->vm_info->barrier);
 180
 181     if (barrier->active == 0) {
 182         return 0;
 183     }
 184
 185     V3_Print("Core %d waiting at barrier\n", core->vcpu_id);
 186
 187     /*  Barrier has been activated.
 188      *  Wait here until it's lowered
 189      */
 190
 191
 192     // set cpu bit in barrier bitmap
 193     v3_bitmap_set(&(barrier->cpu_map), core->vcpu_id);
 194     V3_Print("Core %d bit set as waiting\n", core->vcpu_id);
 195
 196     // wait for cpu bit to clear
 197     while (v3_bitmap_check(&(barrier->cpu_map), core->vcpu_id)) {
 198         v3_yield(core);
 199     }
 200
 201     return 0;
 202 }