linux_module/mm.c

   1 /* Palacios memory manager
   2  * (c) Jack Lange, 2010
   3  */
   4
   5 #include <asm/page_64_types.h>
   6 #include <linux/kernel.h>
   7 #include <linux/list.h>
   8 #include <linux/slab.h>
   9 #include <linux/mm.h>
  10 //static struct list_head pools;
  11
  12 #include "palacios.h"
  13 #include "mm.h"
  14 #include "buddy.h"
  15 #include "numa.h"
  16 #include "palacios/vmm.h"
  17
  18
  19 static struct buddy_memzone ** memzones = NULL;
  20 static uintptr_t * seed_addrs = NULL;
  21
  22
  23 // alignment is in bytes
  24 uintptr_t alloc_palacios_pgs(u64 num_pages, u32 alignment, int node_id, int constraints) {
  25     uintptr_t addr = 0;
  26     int any = node_id==-1; // can allocate on any
  27     int buddy_constraints=0;
  28
  29     if (constraints && constraints!=V3_ALLOC_PAGES_CONSTRAINT_4GB) {
  30         ERROR("Unknown constraint mask 0x%x\n",constraints);
  31         return 0;
  32     }
  33
  34     if (constraints & V3_ALLOC_PAGES_CONSTRAINT_4GB) {
  35         buddy_constraints |= LWK_BUDDY_CONSTRAINT_4GB;
  36     }
  37
  38
  39     if (node_id == -1) {
  40         int cpu_id = get_cpu();
  41         put_cpu();
  42
  43         node_id = numa_cpu_to_node(cpu_id); // try first preferentially for the calling pcore
  44
  45     } else if (numa_num_nodes() == 1) {
  46         node_id = 0;
  47     } else if (node_id >= numa_num_nodes()) {
  48         ERROR("Requesting memory from an invalid NUMA node. (Node: %d) (%d nodes on system)\n",
  49               node_id, numa_num_nodes());
  50         return 0;
  51     }
  52
  53     addr = buddy_alloc(memzones[node_id], get_order(num_pages * PAGE_SIZE) + PAGE_SHIFT, buddy_constraints);
  54
  55     if (!addr && any) {
  56         int i;
  57         // do a scan to see if we can satisfy request on any node
  58         for (i=0; i< numa_num_nodes(); i++) {
  59             if (i!=node_id) {
  60                 addr = buddy_alloc(memzones[i], get_order(num_pages * PAGE_SIZE) + PAGE_SHIFT, buddy_constraints);
  61                 if (addr) {
  62                     break;
  63                 }
  64             }
  65         }
  66     }
  67
  68
  69     //DEBUG("Returning from alloc addr=%p, vaddr=%p\n", (void *)addr, __va(addr));
  70     return addr;
  71 }
  72
  73
  74
  75 void free_palacios_pgs(uintptr_t pg_addr, u64 num_pages) {
  76     int node_id = numa_addr_to_node(pg_addr);
  77
  78     //DEBUG("Freeing Memory page %p\n", (void *)pg_addr);
  79     buddy_free(memzones[node_id], pg_addr, get_order(num_pages * PAGE_SIZE) + PAGE_SHIFT);
  80
  81     return;
  82 }
  83
  84
  85 unsigned long long pow2(int i)
  86 {
  87     unsigned long long x=1;
  88     for (;i!=0;i--) { x*=2; }
  89     return x;
  90 }
  91
  92 int add_palacios_memory(struct v3_mem_region *r) {
  93     int pool_order = 0;
  94     int node_id = 0;
  95
  96     struct v3_mem_region *keep;
  97
  98     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);
  99
 100     // fixup request regardless of its type
 101     if (r->num_pages*4096 < V3_CONFIG_MEM_BLOCK_SIZE) {
 102         WARNING("Allocating a memory pool smaller than the Palacios block size - may not be useful\n");
 103     }
 104
 105     if (pow2(get_order(r->num_pages*PAGE_SIZE)) != r->num_pages) {
 106         WARNING("Allocating a memory pool that is not a power of two (is %llu) - it will be rounded down!\n", r->num_pages);
 107         r->num_pages=pow2(get_order(r->num_pages*PAGE_SIZE));
 108         WARNING("Rounded request is for %llu pages\n", r->num_pages);
 109     }
 110
 111
 112     if (!(keep=palacios_alloc(sizeof(struct v3_mem_region)))) {
 113         ERROR("Error allocating space for tracking region\n");
 114         return -1;
 115     }
 116
 117
 118     if (r->type==REQUESTED || r->type==REQUESTED32) {
 119         struct page *pgs;
 120
 121         INFO("Attempting to allocate %llu pages of %s memory\n", r->num_pages,
 122              r->type==REQUESTED ? "64 bit (unrestricted)" :
 123              r->type==REQUESTED32 ? "32 bit (restricted)" : "unknown (assuming 64 bit unrestricted)");
 124
 125         pgs = alloc_pages_node(r->node,
 126                                r->type==REQUESTED ? GFP_KERNEL :
 127                                r->type==REQUESTED32 ? GFP_DMA32 : GFP_KERNEL,
 128                                get_order(r->num_pages*PAGE_SIZE));
 129         if (!pgs) {
 130             ERROR("Unable to satisfy allocation request\n");
 131             palacios_free(keep);
 132             return -1;
 133         }
 134         r->base_addr = page_to_pfn(pgs) << PAGE_SHIFT;
 135     }
 136
 137
 138     *keep = *r;
 139
 140     node_id = numa_addr_to_node(r->base_addr);
 141
 142     if (node_id == -1) {
 143         ERROR("Error locating node for addr %p\n", (void *)(r->base_addr));
 144         return -1;
 145     }
 146
 147     if ((node_id != r->node) && (r->node!=-1)) {
 148         INFO("Memory add request is for node %d, but memory is in node %d\n",r->node,node_id);
 149     }
 150
 151     pool_order = get_order(r->num_pages * PAGE_SIZE) + PAGE_SHIFT;
 152
 153     if (buddy_add_pool(memzones[node_id], r->base_addr, pool_order, keep)) {
 154         ERROR("ALERT ALERT ALERT Unable to add pool to buddy allocator...\n");
 155         if (r->type==REQUESTED || r->type==REQUESTED32) {
 156             free_pages((uintptr_t)__va(r->base_addr), get_order(r->num_pages*PAGE_SIZE));
 157         }
 158         palacios_free(keep);
 159         return -1;
 160     }
 161
 162     return 0;
 163 }
 164
 165
 166
 167 int remove_palacios_memory(struct v3_mem_region *req) {
 168     int node_id = numa_addr_to_node(req->base_addr);
 169     struct v3_mem_region *r;
 170
 171     if (buddy_remove_pool(memzones[node_id], req->base_addr, 0, (void**)(&r))) { //unforced remove
 172         ERROR("Cannot remove memory at base address 0x%p\n", (void*)(req->base_addr));
 173         return -1;
 174     }
 175
 176     if (r) {
 177         if (r->type==REQUESTED || r->type==REQUESTED32) {
 178             free_pages((uintptr_t)__va(r->base_addr), get_order(r->num_pages*PAGE_SIZE));
 179         } else {
 180             // user space responsible for onlining
 181         }
 182         palacios_free(r);
 183     }
 184
 185     return 0;
 186 }
 187
 188
 189 static int handle_free(void *meta)
 190 {
 191     struct v3_mem_region *r = (struct v3_mem_region *)meta;
 192
 193     if (r) {
 194         if (r->type==REQUESTED || r->type==REQUESTED32) {
 195             //INFO("Freeing %llu pages at %p\n",r->num_pages,(void*)(r->base_addr));
 196             free_pages((uintptr_t)__va(r->base_addr), get_order(r->num_pages*PAGE_SIZE));
 197         } else {
 198             // user space responsible for onlining
 199         }
 200         palacios_free(r);
 201     }
 202
 203     return 0;
 204 }
 205
 206
 207
 208
 209 int palacios_deinit_mm( void ) {
 210
 211     int i = 0;
 212
 213     if (memzones) {
 214         for (i = 0; i < numa_num_nodes(); i++) {
 215
 216             if (memzones[i]) {
 217                 INFO("Deiniting memory zone %d\n",i);
 218                 buddy_deinit(memzones[i],handle_free);
 219             }
 220
 221             // note that the memory is not onlined here - offlining and onlining
 222             // is the resposibility of the caller
 223
 224             if (seed_addrs[i]) {
 225                 // free the seed regions
 226                 INFO("Freeing seed addrs %d\n",i);
 227                 free_pages((uintptr_t)__va(seed_addrs[i]), MAX_ORDER - 1);
 228             }
 229         }
 230
 231         palacios_free(memzones);
 232         palacios_free(seed_addrs);
 233     }
 234
 235     return 0;
 236 }
 237
 238 int palacios_init_mm( void ) {
 239     int num_nodes = numa_num_nodes();
 240     int node_id = 0;
 241
 242     INFO("memory manager init: MAX_ORDER=%d (%llu bytes)\n",MAX_ORDER, PAGE_SIZE*pow2(MAX_ORDER));
 243
 244     memzones = palacios_alloc_extended(sizeof(struct buddy_memzone *) * num_nodes, GFP_KERNEL,-1);
 245
 246     if (!memzones) {
 247         ERROR("Cannot allocate space for memory zones\n");
 248         palacios_deinit_mm();
 249         return -1;
 250     }
 251
 252     memset(memzones, 0, sizeof(struct buddy_memzone *) * num_nodes);
 253
 254     seed_addrs = palacios_alloc_extended(sizeof(uintptr_t) * num_nodes, GFP_KERNEL,-1);
 255
 256     if (!seed_addrs) {
 257         ERROR("Cannot allocate space for seed addrs\n");
 258         palacios_deinit_mm();
 259         return -1;
 260     }
 261
 262     memset(seed_addrs, 0, sizeof(uintptr_t) * num_nodes);
 263
 264     for (node_id = 0; node_id < num_nodes; node_id++) {
 265         struct buddy_memzone * zone = NULL;
 266
 267         // Seed the allocator with a small set of pages to allow initialization to complete.
 268         // For now we will just grab some random pages, but in the future we will need to grab NUMA specific regions
 269         // See: alloc_pages_node()
 270
 271         {
 272             struct page * pgs;
 273
 274             // attempt to first allocate below 4 GB for compatibility with
 275             // 32 bit shadow paging
 276             pgs = alloc_pages_node(node_id, GFP_DMA32, MAX_ORDER - 1);
 277
 278             if (!pgs) {
 279                 INFO("Could not allocate initial memory block for node %d below 4GB\n", node_id);
 280
 281                 pgs = alloc_pages_node(node_id, GFP_KERNEL, MAX_ORDER - 1);
 282
 283                 if (!pgs) {
 284                     INFO("Could not allocate initial memory block for node %d beloew 4GB\n", node_id);
 285                     if (!pgs) {
 286                         ERROR("Could not allocate initial memory block for node %d without restrictions\n", node_id);
 287                         BUG_ON(!pgs);
 288                         palacios_deinit_mm();
 289                         return -1;
 290                     }
 291                 }
 292             }
 293
 294             seed_addrs[node_id] = page_to_pfn(pgs) << PAGE_SHIFT;
 295         }
 296
 297         zone = buddy_init(get_order(V3_CONFIG_MEM_BLOCK_SIZE) + PAGE_SHIFT, PAGE_SHIFT, node_id);
 298
 299         if (zone == NULL) {
 300             ERROR("Could not initialization memory management for node %d\n", node_id);
 301             palacios_deinit_mm();
 302             return -1;
 303         }
 304
 305         printk("Zone initialized, Adding seed region (order=%d)\n",
 306                (MAX_ORDER - 1) + PAGE_SHIFT);
 307
 308         if (buddy_add_pool(zone, seed_addrs[node_id], (MAX_ORDER - 1) + PAGE_SHIFT,0)) {
 309             ERROR("Could not add pool to buddy allocator\n");
 310             palacios_deinit_mm();
 311             return -1;
 312         }
 313
 314         memzones[node_id] = zone;
 315     }
 316
 317     return 0;
 318
 319 }
 320