Palacios Public Git Repository

To checkout Palacios execute

  git clone http://v3vee.org/palacios/palacios.web/palacios.git
This will give you the master branch. You probably want the devel branch or one of the release branches. To switch to the devel branch, simply execute
  cd palacios
  git checkout --track -b devel origin/devel
The other branches are similar.


Memory manager fixes and assorted other fixes
[palacios.git] / linux_module / mm.c
index a62b55a..01d4b75 100644 (file)
 #include <linux/mm.h>
 //static struct list_head pools;
 
+#include "palacios.h"
+#include "mm.h"
+#include "buddy.h"
+#include "numa.h"
 
-struct mempool {
-    uintptr_t base_addr;
-    u64 num_pages;
 
-    u8 * bitmap;
-};
+static struct buddy_memzone ** memzones = NULL;
+static uintptr_t * seed_addrs = NULL;
 
 
-static struct mempool pool;
+// alignment is in bytes
+uintptr_t alloc_palacios_pgs(u64 num_pages, u32 alignment, int node_id) {
+    uintptr_t addr = 0; 
+    int any = node_id==-1; // can allocate on any
+
+    if (node_id == -1) {
+       int cpu_id = get_cpu();
+       put_cpu();
+       
+       node_id = numa_cpu_to_node(cpu_id); // try first preferentially for the calling pcore
+
+    } else if (numa_num_nodes() == 1) {
+       node_id = 0;
+    } else if (node_id >= numa_num_nodes()) {
+       ERROR("Requesting memory from an invalid NUMA node. (Node: %d) (%d nodes on system)\n", 
+             node_id, numa_num_nodes());
+       return 0;
+    }
+
+    addr = buddy_alloc(memzones[node_id], get_order(num_pages * PAGE_SIZE) + PAGE_SHIFT);
 
-static inline int get_page_bit(int index) {
-    int major = index / 8;
-    int minor = index % 8;
+    if (!addr && any) { 
+       int i;
+       // do a scan to see if we can satisfy request on any node
+       for (i=0; i< numa_num_nodes(); i++) { 
+           if (i!=node_id) { 
+               addr = buddy_alloc(memzones[i], get_order(num_pages * PAGE_SIZE) + PAGE_SHIFT);
+               if (addr) {
+                   break;
+               }
+           }
+       }
+    }
+               
 
-    return (pool.bitmap[major] & (0x1 << minor));
+    //DEBUG("Returning from alloc addr=%p, vaddr=%p\n", (void *)addr, __va(addr));
+    return addr;
 }
 
-static inline void set_page_bit(int index) {
-    int major = index / 8;
-    int minor = index % 8;
 
-    pool.bitmap[major] |= (0x1 << minor);
-}
 
-static inline void clear_page_bit(int index) {
-    int major = index / 8;
-    int minor = index % 8;
+void free_palacios_pgs(uintptr_t pg_addr, u64 num_pages) {
+    int node_id = numa_addr_to_node(pg_addr);
 
-    pool.bitmap[major] &= ~(0x1 << minor);
+    //DEBUG("Freeing Memory page %p\n", (void *)pg_addr);
+    buddy_free(memzones[node_id], pg_addr, get_order(num_pages * PAGE_SIZE) + PAGE_SHIFT);
+    
+    return;
 }
 
 
+unsigned long long pow2(int i)
+{
+    unsigned long long x=1;
+    for (;i!=0;i--) { x*=2; } 
+    return x;
+}
 
-static uintptr_t alloc_contig_pgs(u64 num_pages, u32 alignment) {
-    int step = 1;
-    int i = 0;
-    int start = 0;
+int add_palacios_memory(struct v3_mem_region *r) {
+    int pool_order = 0;
+    int node_id = 0;
 
-    printk("Allocating %llu pages (align=%lu)\n", 
-          num_pages, (unsigned long)alignment);
+    struct v3_mem_region *keep;
 
-    if (pool.bitmap == NULL) {
-       printk("ERROR: Attempting to allocate from non initialized memory\n");
-       return 0;
+    INFO("Palacios Memory Add Request: type=%d, node=%d, base_addr=0x%llx, num_pages=%llu\n",r->type,r->node,r->base_addr,r->num_pages);
+
+    // fixup request regardless of its type
+    if (r->num_pages*4096 < V3_CONFIG_MEM_BLOCK_SIZE) { 
+       WARNING("Allocating a memory pool smaller than the Palacios block size - may not be useful\n");
     }
 
-    if (alignment > 0) {
-       step = alignment / 4096;
+    if (pow2(get_order(r->num_pages*PAGE_SIZE)) != r->num_pages) { 
+       WARNING("Allocating a memory pool that is not a power of two (is %llu) - it will be rounded down!\n", r->num_pages);
+       r->num_pages=pow2(get_order(r->num_pages*PAGE_SIZE));
+       WARNING("Rounded request is for %llu pages\n", r->num_pages);
     }
 
-    // Start the search at the correct alignment 
-    if (pool.base_addr % alignment) {
-       start = ((alignment - (pool.base_addr % alignment)) >> 12);
+
+    if (!(keep=palacios_alloc(sizeof(struct v3_mem_region)))) { 
+       ERROR("Error allocating space for tracking region\n");
+       return -1;
     }
 
-    printk("\t Start idx %d (base_addr=%llu)\n", start, (u64)pool.base_addr);
 
-    for (i = start; i < (pool.num_pages - num_pages); i += step) {
-       if (get_page_bit(i) == 0) {
-           int j = 0;
-           int collision = 0;
+    if (r->type==REQUESTED || r->type==REQUESTED32) { 
+       struct page *pgs;
+
+       INFO("Attempting to allocate %llu pages of %s memory\n", r->num_pages,
+            r->type==REQUESTED ? "64 bit (unrestricted)" : 
+            r->type==REQUESTED32 ? "32 bit (restricted)" : "unknown (assuming 64 bit unrestricted)");
+            
+       pgs = alloc_pages_node(r->node, 
+                              r->type==REQUESTED ? GFP_KERNEL :
+                              r->type==REQUESTED32 ? GFP_DMA32 : GFP_KERNEL, 
+                              get_order(r->num_pages*PAGE_SIZE));
+       if (!pgs) { 
+           ERROR("Unable to satisfy allocation request\n");
+           palacios_free(keep);
+           return -1;
+       }
+       r->base_addr = page_to_pfn(pgs) << PAGE_SHIFT;
+    }
+       
 
-           for (j = i; (j - i) < num_pages; j++) {
-               if (get_page_bit(j) == 1) {
-                   collision = 1;
-                   break;
-               }
-           }
+    *keep = *r;
 
-           if (collision == 1) {
-               break;
-           }
+    node_id = numa_addr_to_node(r->base_addr);
 
-           for (j = i; (j - i) < num_pages; j++) {
-               set_page_bit(j);
-           }
+    if (node_id == -1) {
+       ERROR("Error locating node for addr %p\n", (void *)(r->base_addr));
+       return -1;
+    }
+
+    pool_order = get_order(r->num_pages * PAGE_SIZE) + PAGE_SHIFT;
 
-           return pool.base_addr + (i * 4096);
+    if (buddy_add_pool(memzones[node_id], r->base_addr, pool_order, keep)) {
+       ERROR("ALERT ALERT ALERT Unable to add pool to buddy allocator...\n");
+       if (r->type==REQUESTED || r->type==REQUESTED32) { 
+           free_pages((uintptr_t)__va(r->base_addr), get_order(r->num_pages));
        }
+       palacios_free(keep);
+       return -1;
     }
 
     return 0;
 }
 
 
-// alignment is in bytes
-uintptr_t alloc_palacios_pgs(u64 num_pages, u32 alignment) {
-    uintptr_t addr = 0; 
 
-    if ((num_pages < 12)) {
-       struct page * pgs = NULL;
-       int order = get_order(num_pages * PAGE_SIZE);
-        
-       pgs = alloc_pages(GFP_DMA, order);
-    
-       WARN(!pgs, "Could not allocate pages\n");
-       
-       printk("%llu pages (order=%d) aquired from alloc_pages\n", 
-              num_pages, order);
+int palacios_remove_memory(uintptr_t base_addr) {
+    int node_id = numa_addr_to_node(base_addr);
+    struct v3_mem_region *r;
 
-       addr = page_to_pfn(pgs) << PAGE_SHIFT; 
-    } else {
-       printk("Allocating %llu pages from bitmap allocator\n", num_pages);
-       //addr = pool.base_addr;
-       addr = alloc_contig_pgs(num_pages, alignment);
+    if (buddy_remove_pool(memzones[node_id], base_addr, 0, (void**)(&r))) { //unforced remove
+       ERROR("Cannot remove memory at base address 0x%p because it is in use\n", (void*)base_addr);
+       return -1;
     }
 
+    if (r->type==REQUESTED || r->type==REQUESTED32) { 
+       free_pages((uintptr_t)__va(r->base_addr), get_order(r->num_pages));
+    } else {
+       // user space resposible for onlining
+    }
+    
+    palacios_free(r);
 
-    printk("Returning from alloc addr=%p, vaddr=%p\n", (void *)addr, __va(addr));
-    return addr;
+    return 0;
 }
 
 
 
-void free_palacios_pgs(uintptr_t pg_addr, int num_pages) {
-    printk("Freeing Memory page %p\n", (void *)pg_addr);
-
-    if ((pg_addr >= pool.base_addr) && 
-       (pg_addr < pool.base_addr + (4096 * pool.num_pages))) {
-       int pg_idx = (pg_addr - pool.base_addr) / 4096;
-       int i = 0;
-
-       if ((pg_idx + num_pages) > pool.num_pages) {
-           printk("Freeing memory bounds exceeded\n");
-           return;
-       }
+int palacios_deinit_mm( void ) {
 
-       for (i = 0; i < num_pages; i++) {
-           WARN(get_page_bit(pg_idx + i) == 0, "Trying to free unallocated page\n");
+    int i = 0;
 
-           clear_page_bit(pg_idx + i);
+    if (memzones) {
+       for (i = 0; i < numa_num_nodes(); i++) {
+           
+           if (memzones[i]) {
+               buddy_deinit(memzones[i]);
+           }
+           
+           // note that the memory is not onlined here - offlining and onlining
+           // is the resposibility of the caller
+           
+           if (seed_addrs[i]) {
+               // free the seed regions
+               free_pages((uintptr_t)__va(seed_addrs[i]), MAX_ORDER - 1);
+           }
        }
-    } else {
-       __free_pages(pfn_to_page(pg_addr >> PAGE_SHIFT), get_order(num_pages * PAGE_SIZE));
+       
+       palacios_free(memzones);
+       palacios_free(seed_addrs);
     }
+
+    return 0;
 }
 
+int palacios_init_mm( void ) {
+    int num_nodes = numa_num_nodes();
+    int node_id = 0;
 
-int add_palacios_memory(uintptr_t base_addr, u64 num_pages) {
-    /* JRL: OK.... so this is horrible, terrible and if anyone else did it I would yell at them.
-     * But... the fact that you can do this in C is so ridiculous that I can't help myself.
-     * Note that we're repurposing "true" to be 1 here
-     */
+    INFO("memory manager init: MAX_ORDER=%d (%llu bytes)\n",MAX_ORDER, PAGE_SIZE*pow2(MAX_ORDER));
 
-    int bitmap_size = (num_pages / 8) + ((num_pages % 8) > 0); 
+    memzones = palacios_alloc_extended(sizeof(struct buddy_memzone *) * num_nodes, GFP_KERNEL);
 
-    if (pool.num_pages != 0) {
-       printk("ERROR: Memory has already been added\n");
+    if (!memzones) { 
+       ERROR("Cannot allocate space for memory zones\n");
+       palacios_deinit_mm();
        return -1;
     }
 
-    printk("Managing %dMB of memory starting at %llu (%lluMB)\n", 
-          (unsigned int)(num_pages * 4096) / (1024 * 1024), 
-          (unsigned long long)base_addr, 
-          (unsigned long long)(base_addr / (1024 * 1024)));
+    memset(memzones, 0, sizeof(struct buddy_memzone *) * num_nodes);
 
+    seed_addrs = palacios_alloc_extended(sizeof(uintptr_t) * num_nodes, GFP_KERNEL);
 
-    pool.bitmap = kmalloc(bitmap_size, GFP_KERNEL);
-    
-    if (IS_ERR(pool.bitmap)) {
-       printk("Error allocating Palacios MM bitmap\n");
+    if (!seed_addrs) { 
+       ERROR("Cannot allocate space for seed addrs\n");
+       palacios_deinit_mm();
        return -1;
     }
-    
-    memset(pool.bitmap, 0, bitmap_size);
 
-    pool.base_addr = base_addr;
-    pool.num_pages = num_pages;
+    memset(seed_addrs, 0, sizeof(uintptr_t) * num_nodes);
 
-    return 0;
-}
+    for (node_id = 0; node_id < num_nodes; node_id++) {
+       struct buddy_memzone * zone = NULL;
 
+       // Seed the allocator with a small set of pages to allow initialization to complete. 
+       // For now we will just grab some random pages, but in the future we will need to grab NUMA specific regions
+       // See: alloc_pages_node()
 
+       {
+           struct page * pgs;
 
-int palacios_init_mm( void ) {
-    //    INIT_LIST_HEAD(&(pools));
-    pool.base_addr = 0;
-    pool.num_pages = 0;
-    pool.bitmap = NULL;
+           // attempt to first allocate below 4 GB for compatibility with
+           // 32 bit shadow paging
+           pgs = alloc_pages_node(node_id, GFP_DMA32, MAX_ORDER - 1);
 
-    return 0;
-}
+           if (!pgs) {
+               INFO("Could not allocate initial memory block for node %d beloew 4GB\n", node_id);
+               
+               pgs = alloc_pages_node(node_id, GFP_KERNEL, MAX_ORDER - 1);
+
+               if (!pgs) {
+                   INFO("Could not allocate initial memory block for node %d beloew 4GB\n", node_id);
+                   if (!pgs) {
+                       ERROR("Could not allocate initial memory block for node %d without restrictions\n", node_id);
+                       BUG_ON(!pgs);
+                       palacios_deinit_mm();
+                       return -1;
+                   }
+               }
+           }
+
+           seed_addrs[node_id] = page_to_pfn(pgs) << PAGE_SHIFT;
+       }
+
+       zone = buddy_init(get_order(V3_CONFIG_MEM_BLOCK_SIZE) + PAGE_SHIFT, PAGE_SHIFT, node_id);
+
+       if (zone == NULL) {
+           ERROR("Could not initialization memory management for node %d\n", node_id);
+           palacios_deinit_mm();
+           return -1;
+       }
+
+       printk("Zone initialized, Adding seed region (order=%d)\n", 
+              (MAX_ORDER - 1) + PAGE_SHIFT);
+
+       if (buddy_add_pool(zone, seed_addrs[node_id], (MAX_ORDER - 1) + PAGE_SHIFT,0)) { 
+           ERROR("Could not add pool to buddy allocator\n");
+           palacios_deinit_mm();
+           return -1;
+       }
+
+       memzones[node_id] = zone;
+    }
 
-int palacios_deinit_mm( void ) {
-    kfree(pool.bitmap);
-    
     return 0;
+
 }
+