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.


Cleanup and sanity-checking of integer overflow, null comparisons, dead code (Coverit...
[palacios.git] / linux_module / mm.c
index d71cb96..8eb8fc9 100644 (file)
 //static struct list_head pools;
 
 #include "palacios.h"
+#include "mm.h"
+#include "buddy.h"
+#include "numa.h"
+#include "palacios/vmm.h"
 
-#define OFFLINE_POOL_THRESHOLD 12
 
-struct mempool {
-    uintptr_t base_addr;
-    u64 num_pages;
+static struct buddy_memzone ** memzones = NULL;
+static uintptr_t * seed_addrs = NULL;
 
-    u8 * bitmap;
-};
 
+// alignment is in bytes
+uintptr_t alloc_palacios_pgs(u64 num_pages, u32 alignment, int node_id, int (*filter_func)(void *paddr, void *filter_state), void *filter_state) {
+    uintptr_t addr = 0; 
+    int any = node_id==-1; // can allocate on any
 
-static struct mempool pool;
+    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
 
-static inline int get_page_bit(int index) {
-    int major = index / 8;
-    int minor = index % 8;
+    } 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;
+    }
 
-    return (pool.bitmap[major] & (0x1 << minor));
-}
+    addr = buddy_alloc(memzones[node_id], get_order(num_pages * PAGE_SIZE) + PAGE_SHIFT, filter_func, filter_state);
 
-static inline void set_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, filter_func, filter_state);
+               if (addr) {
+                   break;
+               }
+           }
+       }
+    }
+               
 
-    pool.bitmap[major] |= (0x1 << minor);
+    //DEBUG("Returning from alloc addr=%p, vaddr=%p\n", (void *)addr, __va(addr));
+    return addr;
 }
 
-static inline void clear_page_bit(int index) {
-    int major = index / 8;
-    int minor = index % 8;
 
-    pool.bitmap[major] &= ~(0x1 << minor);
+
+void free_palacios_pgs(uintptr_t pg_addr, u64 num_pages) {
+    int node_id = numa_addr_to_node(pg_addr);
+
+    //DEBUG("Freeing Memory page %p\n", (void *)pg_addr);
+    if (buddy_free(memzones[node_id], pg_addr, get_order(num_pages * PAGE_SIZE) + PAGE_SHIFT)) {
+      // it is possible that the allocation was actually on a different zone,
+      // so, just to be sure, we'll try to dellocate on each
+      for (node_id=0;node_id<numa_num_nodes();node_id++) { 
+        if (!buddy_free(memzones[node_id], pg_addr, get_order(num_pages * PAGE_SIZE) + PAGE_SHIFT)) {
+         // successfully freed on different zone, which is also OK
+         break;
+        }
+      }
+      if (node_id==numa_num_nodes()) { 
+       ERROR("Unable to free pages -addr=%p, numpages=%llu on any node\n",(void*)pg_addr,num_pages);
+      }
+    }
+    
+    return;
 }
 
 
-uintptr_t get_palacios_base_addr(void) {
-    return pool.base_addr;
+unsigned long long pow2(int i)
+{
+    unsigned long long x=1;
+    for (;i!=0;i--) { x*=2; } 
+    return x;
 }
 
-u64 get_palacios_num_pages(void) {
-    return pool.num_pages;
+static unsigned long long get_palacios_mem_block_size(void)
+{
+    char *s = v3_lookup_option("mem_block_size");
+
+    if (!s) { 
+        return V3_CONFIG_MEM_BLOCK_SIZE;
+    } else {
+        unsigned long long temp;
+
+        if (strict_strtoull(s,0,&temp)) { 
+            return V3_CONFIG_MEM_BLOCK_SIZE; // odd...
+        } else {
+            return temp;
+        }
+    }
 }
 
+int add_palacios_memory(struct v3_mem_region *r) {
+    int pool_order = 0;
+    int node_id = 0;
 
-static uintptr_t alloc_contig_pgs(u64 num_pages, u32 alignment) {
-    int step = 1;
-    int i = 0;
-    int start = 0;
 
-    DEBUG("Allocating %llu pages (align=%lu)\n", 
-          num_pages, (unsigned long)alignment);
+    struct v3_mem_region *keep;
 
-    if (pool.bitmap == NULL) {
-       ERROR("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);
 
-    if (alignment > 0) {
-       step = alignment / PAGE_SIZE;
+    // fixup request regardless of its type
+    if (r->num_pages*4096 < get_palacios_mem_block_size()) { 
+       WARNING("Allocating a memory pool smaller than the Palacios block size - may not be useful\n");
     }
 
-    // Start the search at the correct alignment 
-    if (pool.base_addr % alignment) {
-       start = ((alignment - (pool.base_addr % alignment)) >> 12);
+    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);
     }
 
-    DEBUG("\t Start idx %d (base_addr=%p)\n", start, (void *)(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;
 
-           for (j = i; (j - i) < num_pages; j++) {
-               if (get_page_bit(j) == 1) {
-                   collision = 1;
-                   break;
-               }
-           }
+    if (!(keep=palacios_alloc(sizeof(struct v3_mem_region)))) { 
+       ERROR("Error allocating space for tracking region\n");
+       return -1;
+    }
 
-           if (collision == 1) {
-               break;
-           }
 
-           for (j = i; (j - i) < num_pages; j++) {
-               set_page_bit(j);
-           }
+    if (r->type==REQUESTED || r->type==REQUESTED32) { 
+       struct page *pgs;
 
-           return pool.base_addr + (i * PAGE_SIZE);
-       }
+       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;
     }
+       
 
-    ERROR("ALERT ALERT Allocation of Large Number of Contiguous Pages FAILED\n"); 
+    *keep = *r;
 
-    return 0;
-}
+    node_id = numa_addr_to_node(r->base_addr);
 
+    if (node_id == -1) {
+       ERROR("Error locating node for addr %p\n", (void *)(r->base_addr));
+       return -1;
+    }
 
-// alignment is in bytes
-uintptr_t alloc_palacios_pgs(u64 num_pages, u32 alignment) {
-    uintptr_t addr = 0; 
+    if ((node_id != r->node) && (r->node!=-1)) { 
+       INFO("Memory add request is for node %d, but memory is in node %d\n",r->node,node_id);
+    }
 
-    if (num_pages < OFFLINE_POOL_THRESHOLD) {
-       struct page * pgs = NULL;
-       void *temp;
-       int order = get_order(num_pages * PAGE_SIZE);
-        
-       pgs = alloc_pages(GFP_DMA32, order);
-    
-       if (!pgs) { 
-           ERROR("Could not allocate small number of contigious pages\n");
-           return 0;
+    pool_order = get_order(r->num_pages * PAGE_SIZE) + PAGE_SHIFT;
+
+    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*PAGE_SIZE));
        }
-       /* DEBUG("%llu pages (order=%d) aquired from alloc_pages\n", 
-              num_pages, order); */
+       palacios_free(keep);
+       return -1;
+    }
 
-       addr = page_to_pfn(pgs) << PAGE_SHIFT; 
+    return 0;
+}
 
-       temp = (void*)addr;
 
-       if ( (temp>=(void*)(pool.base_addr) && 
-             (temp<((void*)(pool.base_addr)+pool.num_pages*PAGE_SIZE))) 
-            || ((temp+num_pages*PAGE_SIZE)>=(void*)(pool.base_addr) && 
-                ((temp+num_pages*PAGE_SIZE)<((void*)(pool.base_addr)+pool.num_pages*PAGE_SIZE))) ) {
 
-           ERROR("ALERT ALERT Allocation of small number of contiguous pages returned block that "
-                 "OVERLAPS with the offline page pool addr=%p, addr+numpages=%p, "
-                 "pool.base_addr=%p, pool.base_addr+pool.numpages=%p\n", 
-                 temp, temp+num_pages*PAGE_SIZE, (void*)(pool.base_addr), 
-                 (void*)(pool.base_addr)+pool.num_pages*PAGE_SIZE);
-       }
+int remove_palacios_memory(struct v3_mem_region *req) {
+    int node_id = numa_addr_to_node(req->base_addr);
+    struct v3_mem_region *r;
 
-       
-    } else {
-       //DEBUG("Allocating %llu pages from bitmap allocator\n", num_pages);
-       //addr = pool.base_addr;
-       addr = alloc_contig_pgs(num_pages, alignment);
-       if (!addr) { 
-           ERROR("Could not allocate large number of contiguous pages\n");
-       }
+    if (buddy_remove_pool(memzones[node_id], req->base_addr, 0, (void**)(&r))) { //unforced remove
+       ERROR("Cannot remove memory at base address 0x%p\n", (void*)(req->base_addr));
+       return -1;
     }
 
+    if (r) {
+       if (r->type==REQUESTED || r->type==REQUESTED32) { 
+           free_pages((uintptr_t)__va(r->base_addr), get_order(r->num_pages*PAGE_SIZE));
+       } else {
+           // user space responsible for onlining
+       }
+       palacios_free(r);
+    }
 
-    //DEBUG("Returning from alloc addr=%p, vaddr=%p\n", (void *)addr, __va(addr));
-    return addr;
+    return 0;
 }
 
 
+static int handle_free(void *meta)
+{
+    struct v3_mem_region *r = (struct v3_mem_region *)meta;
 
-void free_palacios_pgs(uintptr_t pg_addr, int num_pages) {
-    //DEBUG("Freeing Memory page %p\n", (void *)pg_addr);
+    if (r) { 
+       if (r->type==REQUESTED || r->type==REQUESTED32) { 
+           //INFO("Freeing %llu pages at %p\n",r->num_pages,(void*)(r->base_addr));
+           free_pages((uintptr_t)__va(r->base_addr), get_order(r->num_pages*PAGE_SIZE));
+       } else {
+           // user space responsible for onlining
+       }
+       palacios_free(r);
+    }
+    
+    return 0;
+}
 
-    if ((pg_addr >= pool.base_addr) && 
-       (pg_addr < pool.base_addr + (PAGE_SIZE * pool.num_pages))) {
-       int pg_idx = (pg_addr - pool.base_addr) / PAGE_SIZE;
-       int i = 0;
+       
 
 
-       if (num_pages<OFFLINE_POOL_THRESHOLD) { 
-           ERROR("ALERT ALERT  small page deallocation from offline pool\n");
-           return;
-        }      
+int palacios_deinit_mm( void ) {
 
-       if ((pg_idx + num_pages) > pool.num_pages) {
-           ERROR("Freeing memory bounds exceeded for offline pool\n");
-           return;
-       }
+    int i = 0;
 
-       for (i = 0; i < num_pages; i++) {
-           if (get_page_bit(pg_idx + i) == 0) { 
-               ERROR("Trying to free unallocated page from offline pool\n");
+    if (memzones) {
+       for (i = 0; i < numa_num_nodes(); i++) {
+           
+           if (memzones[i]) {
+               INFO("Deiniting memory zone %d\n",i);
+               buddy_deinit(memzones[i],handle_free);
+           }
+           
+           // 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
+               INFO("Freeing seed addrs %d\n",i);
+               free_pages((uintptr_t)__va(seed_addrs[i]), MAX_ORDER - 1);
            }
-           clear_page_bit(pg_idx + i);
        }
        
-    } else {
-       if (num_pages>=OFFLINE_POOL_THRESHOLD) {
-          ERROR("ALERT ALERT Large page deallocation from linux pool\n");
-       }
-       __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,-1);
 
-    if (pool.num_pages != 0) {
-       ERROR("ERROR: Memory has already been added\n");
+    if (!memzones) { 
+       ERROR("Cannot allocate space for memory zones\n");
+       palacios_deinit_mm();
        return -1;
     }
 
-    DEBUG("Managing %dMB of memory starting at %llu (%lluMB)\n", 
-          (unsigned int)(num_pages * PAGE_SIZE) / (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,-1);
 
-    pool.bitmap = palacios_alloc(bitmap_size);
-    
-    if (IS_ERR(pool.bitmap)) {
-       ERROR("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;
-
-    return 0;
-}
-
 
+    memset(seed_addrs, 0, sizeof(uintptr_t) * num_nodes);
+
+    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 actual_node;
+             
+           // 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);
+
+
+           if (!pgs) {
+               INFO("Could not allocate initial memory block for node %d below 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 below 4GB\n", node_id);
+                   if (!pgs) {
+                       ERROR("Could not allocate initial memory block for node %d without restrictions\n", node_id);
+                       palacios_deinit_mm();
+                       return -1;
+                   }
+               } else {
+                 actual_node=numa_addr_to_node((uintptr_t)(page_to_pfn(pgs) << PAGE_SHIFT));
+                 if (actual_node != node_id) { 
+                   WARNING("Initial 64 bit allocation attempt for node %d resulted in allocation on node %d\n",node_id,actual_node);
+                 }
+               }
+                 
+           } else {
+             actual_node=numa_addr_to_node((uintptr_t)(page_to_pfn(pgs) << PAGE_SHIFT));
+             if (actual_node != node_id) { 
+               WARNING("Initial 32bit-limited allocation attempt for node %d resulted in allocation on node %d\n",node_id,actual_node);
+             }
+           }
 
-int palacios_init_mm( void ) {
+           seed_addrs[node_id] = page_to_pfn(pgs) << PAGE_SHIFT;
+       }
 
-    pool.base_addr = 0;
-    pool.num_pages = 0;
-    pool.bitmap = NULL;
+    // Initialization is done using the compile-time memory block size since
+    // at this point, we do not yet know what the run-time size is
+       zone = buddy_init(get_order(V3_CONFIG_MEM_BLOCK_SIZE) + PAGE_SHIFT, PAGE_SHIFT, node_id);
 
-    return 0;
-}
+       if (zone == NULL) {
+           ERROR("Could not initialization memory management for node %d\n", node_id);
+           palacios_deinit_mm();
+           return -1;
+       }
 
-int palacios_deinit_mm( void ) {
+       printk("Zone initialized, Adding seed region (order=%d)\n", 
+              (MAX_ORDER - 1) + PAGE_SHIFT);
 
-    palacios_free(pool.bitmap);
+       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;
+       }
 
-    pool.bitmap=0;
-    pool.base_addr=0;
-    pool.num_pages=0;
+       memzones[node_id] = zone;
+    }
 
-    // note that the memory is not onlined here - offlining and onlining
-    // is the resposibility of the caller
-    
     return 0;
+
 }
+