| 1 | /* | 
|---|
| 2 | * kcm.c - Per cluster & per type Kernel Cache Manager access functions | 
|---|
| 3 | * | 
|---|
| 4 | * Author  Ghassan Almaless (2008,2009,2010,2011,2012) | 
|---|
| 5 | *         Alain Greiner    (2016) | 
|---|
| 6 | * | 
|---|
| 7 | * Copyright (c) UPMC Sorbonne Universites | 
|---|
| 8 | * | 
|---|
| 9 | * This file is part of ALMOS-MKH. | 
|---|
| 10 | * | 
|---|
| 11 | * ALMOS-MKH is free software; you can redistribute it and/or modify it | 
|---|
| 12 | * under the terms of the GNU General Public License as published by | 
|---|
| 13 | * the Free Software Foundation; version 2.0 of the License. | 
|---|
| 14 | * | 
|---|
| 15 | * ALMOS-MKH is distributed in the hope that it will be useful, but | 
|---|
| 16 | * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of | 
|---|
| 17 | * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU | 
|---|
| 18 | * General Public License for more details. | 
|---|
| 19 | * | 
|---|
| 20 | * You should have received a copy of the GNU General Public License | 
|---|
| 21 | * along with ALMOS-MKH; if not, write to the Free Software Foundation, | 
|---|
| 22 | * Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA | 
|---|
| 23 | */ | 
|---|
| 24 |  | 
|---|
| 25 | #include <kernel_config.h> | 
|---|
| 26 | #include <hal_types.h> | 
|---|
| 27 | #include <hal_special.h> | 
|---|
| 28 | #include <list.h> | 
|---|
| 29 | #include <printk.h> | 
|---|
| 30 | #include <bits.h> | 
|---|
| 31 | #include <ppm.h> | 
|---|
| 32 | #include <thread.h> | 
|---|
| 33 | #include <page.h> | 
|---|
| 34 | #include <cluster.h> | 
|---|
| 35 | #include <kmem.h> | 
|---|
| 36 | #include <kcm.h> | 
|---|
| 37 |  | 
|---|
| 38 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 39 | // This static function returns pointer on an allocated block from an active page. | 
|---|
| 40 | // It returns NULL if no block available in selected page. | 
|---|
| 41 | // It changes the page status if required. | 
|---|
| 42 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 43 | // @ kcm   : pointer on kcm allocator. | 
|---|
| 44 | // @ ptr   : pointer on active kcm page to use. | 
|---|
| 45 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 46 | static void * kcm_get_block( kcm_t      * kcm, | 
|---|
| 47 | kcm_page_t * page ) | 
|---|
| 48 | { | 
|---|
| 49 | assert( page->active , __FUNCTION__ , "kcm page should be active" ); | 
|---|
| 50 |  | 
|---|
| 51 | // get first block available | 
|---|
| 52 | int32_t index = bitmap_ffs( page->bitmap , kcm->blocks_nr ); | 
|---|
| 53 |  | 
|---|
| 54 | assert( (index != -1) , __FUNCTION__ , "kcm page should not be full" ); | 
|---|
| 55 |  | 
|---|
| 56 | // allocate block | 
|---|
| 57 | bitmap_clear( page->bitmap , index ); | 
|---|
| 58 |  | 
|---|
| 59 | // increase page refcount | 
|---|
| 60 | page->refcount ++; | 
|---|
| 61 |  | 
|---|
| 62 | // change the page to busy no more free block in page | 
|---|
| 63 | if( page->refcount >= kcm->blocks_nr ) | 
|---|
| 64 | { | 
|---|
| 65 | page->active = 0; | 
|---|
| 66 | list_unlink( &page->list); | 
|---|
| 67 | kcm->active_pages_nr --; | 
|---|
| 68 |  | 
|---|
| 69 | list_add_first( &kcm->busy_root , &page->list); | 
|---|
| 70 | kcm->busy_pages_nr ++; | 
|---|
| 71 | page->busy   = 1; | 
|---|
| 72 | } | 
|---|
| 73 |  | 
|---|
| 74 | return (page->base + index * kcm->block_size ); | 
|---|
| 75 |  | 
|---|
| 76 | }  // kcm_get_block() | 
|---|
| 77 |  | 
|---|
| 78 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 79 | // This static function releases a previously allocated block. | 
|---|
| 80 | // It changes the page status if required. | 
|---|
| 81 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 82 | // @ kcm   : pointer on kcm allocator. | 
|---|
| 83 | // @ ptr   : pointer on block to be released. | 
|---|
| 84 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 85 | static void kcm_put_block ( kcm_t * kcm, | 
|---|
| 86 | void  * ptr ) | 
|---|
| 87 | { | 
|---|
| 88 | kcm_page_t * page; | 
|---|
| 89 | uint32_t     index; | 
|---|
| 90 |  | 
|---|
| 91 | page = (kcm_page_t*)((intptr_t)ptr & CONFIG_PPM_PAGE_MASK); | 
|---|
| 92 | index = ((uint8_t*)ptr - page->base) / kcm->block_size; | 
|---|
| 93 |  | 
|---|
| 94 | bitmap_set( page->bitmap , index ); | 
|---|
| 95 | page->refcount --; | 
|---|
| 96 |  | 
|---|
| 97 | // change the page to active if it was busy | 
|---|
| 98 | if( page->busy ) | 
|---|
| 99 | { | 
|---|
| 100 | page->busy = 0; | 
|---|
| 101 | list_unlink( &page->list ); | 
|---|
| 102 | kcm->busy_pages_nr --; | 
|---|
| 103 |  | 
|---|
| 104 | list_add_last( &kcm->active_root, &page->list ); | 
|---|
| 105 | kcm->active_pages_nr ++; | 
|---|
| 106 | page->active = 1; | 
|---|
| 107 | } | 
|---|
| 108 |  | 
|---|
| 109 | // change the page to free if last block in active page | 
|---|
| 110 | if( (page->active) && (page->refcount == 0) ) | 
|---|
| 111 | { | 
|---|
| 112 | page->active = 0; | 
|---|
| 113 | list_unlink( &page->list); | 
|---|
| 114 | kcm->active_pages_nr --; | 
|---|
| 115 |  | 
|---|
| 116 | list_add_first( &kcm->free_root , &page->list); | 
|---|
| 117 | kcm->free_pages_nr ++; | 
|---|
| 118 | } | 
|---|
| 119 | }  // kcm_put_block() | 
|---|
| 120 |  | 
|---|
| 121 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 122 | // This static function allocates one page from PPM. It initializes | 
|---|
| 123 | // the KCM-page descriptor, and introduces the new page into freelist. | 
|---|
| 124 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 125 | static error_t freelist_populate( kcm_t * kcm ) | 
|---|
| 126 | { | 
|---|
| 127 | page_t     * page; | 
|---|
| 128 | kcm_page_t * ptr; | 
|---|
| 129 | kmem_req_t   req; | 
|---|
| 130 |  | 
|---|
| 131 | // get one page from local PPM | 
|---|
| 132 | req.type  = KMEM_PAGE; | 
|---|
| 133 | req.size  = 0; | 
|---|
| 134 | req.flags = AF_KERNEL; | 
|---|
| 135 | page = kmem_alloc( &req ); | 
|---|
| 136 |  | 
|---|
| 137 | if( page == NULL ) | 
|---|
| 138 | { | 
|---|
| 139 | printk("\n[ERROR] in %s : failed to allocate page in cluster %d\n", | 
|---|
| 140 | __FUNCTION__ , local_cxy ); | 
|---|
| 141 | return ENOMEM; | 
|---|
| 142 | } | 
|---|
| 143 |  | 
|---|
| 144 | // get page base address | 
|---|
| 145 | ptr = ppm_page2base( page ); | 
|---|
| 146 |  | 
|---|
| 147 | // initialize KCM-page descriptor | 
|---|
| 148 | bitmap_set_range( ptr->bitmap , 0 , kcm->blocks_nr ); | 
|---|
| 149 |  | 
|---|
| 150 | ptr->busy          = 0; | 
|---|
| 151 | ptr->active        = 0; | 
|---|
| 152 | ptr->refcount      = 0; | 
|---|
| 153 | ptr->base          = (uint8_t*)ptr + kcm->block_size; | 
|---|
| 154 | ptr->kcm           = kcm; | 
|---|
| 155 | ptr->page          = page; | 
|---|
| 156 |  | 
|---|
| 157 | // introduce new page in free-list | 
|---|
| 158 | list_add_first( &kcm->free_root , &ptr->list ); | 
|---|
| 159 | kcm->free_pages_nr ++; | 
|---|
| 160 |  | 
|---|
| 161 | return 0; | 
|---|
| 162 |  | 
|---|
| 163 | }  // freelist_populate() | 
|---|
| 164 |  | 
|---|
| 165 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 166 | // This private function get one KCM page from the KCM freelist. | 
|---|
| 167 | // It populates the freelist if required. | 
|---|
| 168 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 169 | static kcm_page_t * freelist_get( kcm_t * kcm ) | 
|---|
| 170 | { | 
|---|
| 171 | error_t      error; | 
|---|
| 172 | kcm_page_t * page; | 
|---|
| 173 |  | 
|---|
| 174 | // get a new page from PPM if freelist empty | 
|---|
| 175 | if( kcm->free_pages_nr == 0 ) | 
|---|
| 176 | { | 
|---|
| 177 | error = freelist_populate( kcm ); | 
|---|
| 178 | if( error       ) return NULL; | 
|---|
| 179 | } | 
|---|
| 180 |  | 
|---|
| 181 | // get first KCM page from freelist and change its status to active | 
|---|
| 182 | page = LIST_FIRST( &kcm->free_root, kcm_page_t , list ); | 
|---|
| 183 | list_unlink( &page->list ); | 
|---|
| 184 | kcm->free_pages_nr --; | 
|---|
| 185 |  | 
|---|
| 186 | return page; | 
|---|
| 187 |  | 
|---|
| 188 | } // freelist_get() | 
|---|
| 189 |  | 
|---|
| 190 |  | 
|---|
| 191 | ////////////////////////////// | 
|---|
| 192 | void kcm_init( kcm_t    * kcm, | 
|---|
| 193 | uint32_t   type ) | 
|---|
| 194 | { | 
|---|
| 195 | uint32_t     blocks_nr; | 
|---|
| 196 | uint32_t     block_size; | 
|---|
| 197 | uint32_t     remaining; | 
|---|
| 198 |  | 
|---|
| 199 | // initialize lock | 
|---|
| 200 | spinlock_init( &kcm->lock ); | 
|---|
| 201 |  | 
|---|
| 202 | // initialize KCM type | 
|---|
| 203 | kcm->type = type; | 
|---|
| 204 |  | 
|---|
| 205 | // initialise KCM page lists | 
|---|
| 206 | kcm->free_pages_nr   = 0; | 
|---|
| 207 | kcm->busy_pages_nr   = 0; | 
|---|
| 208 | kcm->active_pages_nr = 0; | 
|---|
| 209 | list_root_init( &kcm->free_root ); | 
|---|
| 210 | list_root_init( &kcm->busy_root ); | 
|---|
| 211 | list_root_init( &kcm->active_root ); | 
|---|
| 212 |  | 
|---|
| 213 | // initialize block size and number of blocks per page | 
|---|
| 214 | block_size      = ARROUND_UP( kmem_type_size( type ) , 64 ); | 
|---|
| 215 | blocks_nr       = CONFIG_PPM_PAGE_SIZE / block_size; | 
|---|
| 216 | remaining       = CONFIG_PPM_PAGE_SIZE % block_size; | 
|---|
| 217 | blocks_nr       = (remaining >= sizeof(kcm_page_t)) ? blocks_nr : blocks_nr - 1; | 
|---|
| 218 |  | 
|---|
| 219 | kcm->blocks_nr  = blocks_nr; | 
|---|
| 220 | kcm->block_size = block_size; | 
|---|
| 221 |  | 
|---|
| 222 | kcm_dmsg("\n[INFO] %s : KCM %s initialised / block_size = %d / blocks_nr = %d\n", | 
|---|
| 223 | __FUNCTION__ , kmem_type_str( type ) , block_size , blocks_nr ); | 
|---|
| 224 |  | 
|---|
| 225 | }  // kcm_init() | 
|---|
| 226 |  | 
|---|
| 227 | /////////////////////////////// | 
|---|
| 228 | void kcm_destroy( kcm_t * kcm ) | 
|---|
| 229 | { | 
|---|
| 230 | kcm_page_t   * page; | 
|---|
| 231 | list_entry_t * iter; | 
|---|
| 232 |  | 
|---|
| 233 | // get KCM lock | 
|---|
| 234 | spinlock_lock( &kcm->lock ); | 
|---|
| 235 |  | 
|---|
| 236 | // release all free pages | 
|---|
| 237 | LIST_FOREACH( &kcm->free_root , iter ) | 
|---|
| 238 | { | 
|---|
| 239 | page = (kcm_page_t *)LIST_ELEMENT( iter , kcm_page_t , list ); | 
|---|
| 240 | list_unlink( iter ); | 
|---|
| 241 | kcm->free_pages_nr --; | 
|---|
| 242 | ppm_free_pages( page->page ); | 
|---|
| 243 | } | 
|---|
| 244 |  | 
|---|
| 245 | // release all active pages | 
|---|
| 246 | LIST_FOREACH( &kcm->active_root , iter ) | 
|---|
| 247 | { | 
|---|
| 248 | page = (kcm_page_t *)LIST_ELEMENT( iter , kcm_page_t , list ); | 
|---|
| 249 | list_unlink( iter ); | 
|---|
| 250 | kcm->free_pages_nr --; | 
|---|
| 251 | ppm_free_pages( page->page ); | 
|---|
| 252 | } | 
|---|
| 253 |  | 
|---|
| 254 | // release all busy pages | 
|---|
| 255 | LIST_FOREACH( &kcm->busy_root , iter ) | 
|---|
| 256 | { | 
|---|
| 257 | page = (kcm_page_t *)LIST_ELEMENT( iter , kcm_page_t , list ); | 
|---|
| 258 | list_unlink( iter ); | 
|---|
| 259 | kcm->free_pages_nr --; | 
|---|
| 260 | ppm_free_pages( page->page ); | 
|---|
| 261 | } | 
|---|
| 262 |  | 
|---|
| 263 | // release KCM lock | 
|---|
| 264 | spinlock_unlock( &kcm->lock ); | 
|---|
| 265 |  | 
|---|
| 266 | }  // kcm_destroy() | 
|---|
| 267 |  | 
|---|
| 268 | /////////////////////////////// | 
|---|
| 269 | void * kcm_alloc( kcm_t * kcm ) | 
|---|
| 270 | { | 
|---|
| 271 | kcm_page_t * page; | 
|---|
| 272 | void       * ptr = NULL;   // pointer on block | 
|---|
| 273 |  | 
|---|
| 274 | // get lock | 
|---|
| 275 | spinlock_lock( &kcm->lock ); | 
|---|
| 276 |  | 
|---|
| 277 | // get an active page | 
|---|
| 278 | if( list_is_empty( &kcm->active_root ) )  // no active page => get one | 
|---|
| 279 | { | 
|---|
| 280 | kcm_dmsg("\n[INFO] %s : enters for type %s but no active page => get one\n", | 
|---|
| 281 | __FUNCTION__ , kmem_type_str( kcm->type ) ); | 
|---|
| 282 |  | 
|---|
| 283 | // get a page from free list | 
|---|
| 284 | page = freelist_get( kcm ); | 
|---|
| 285 | if( page == NULL ) return NULL; | 
|---|
| 286 |  | 
|---|
| 287 | // insert page in active list | 
|---|
| 288 | list_add_first( &kcm->active_root , &page->list ); | 
|---|
| 289 | kcm->active_pages_nr ++; | 
|---|
| 290 | page->active = 1; | 
|---|
| 291 | } | 
|---|
| 292 | else                     // get first page from active list | 
|---|
| 293 | { | 
|---|
| 294 | kcm_dmsg("\n[INFO] %s : enters for type %s with an active page\n", | 
|---|
| 295 | __FUNCTION__ , kmem_type_str( kcm->type ) ); | 
|---|
| 296 |  | 
|---|
| 297 | // get page pointer from active list | 
|---|
| 298 | page = (kcm_page_t *)LIST_FIRST( &kcm->active_root , kcm_page_t , list ); | 
|---|
| 299 | } | 
|---|
| 300 |  | 
|---|
| 301 | // get a block from selected active page | 
|---|
| 302 | // cannot fail, as an active page cannot be full... | 
|---|
| 303 | ptr  = kcm_get_block( kcm , page ); | 
|---|
| 304 |  | 
|---|
| 305 | // release lock | 
|---|
| 306 | spinlock_unlock(&kcm->lock); | 
|---|
| 307 |  | 
|---|
| 308 | kcm_dmsg("\n[INFO] %s : allocated one block of type %s / ptr = %x\n", | 
|---|
| 309 | __FUNCTION__ , kmem_type_str( kcm->type ) , (uint32_t)ptr ); | 
|---|
| 310 |  | 
|---|
| 311 | return ptr; | 
|---|
| 312 |  | 
|---|
| 313 | }  // kcm_alloc() | 
|---|
| 314 |  | 
|---|
| 315 | /////////////////////////// | 
|---|
| 316 | void kcm_free( void * ptr ) | 
|---|
| 317 | { | 
|---|
| 318 | kcm_page_t * page; | 
|---|
| 319 | kcm_t      * kcm; | 
|---|
| 320 |  | 
|---|
| 321 | if( ptr == NULL ) return; | 
|---|
| 322 |  | 
|---|
| 323 | page = (kcm_page_t *)((intptr_t)ptr & CONFIG_PPM_PAGE_MASK); | 
|---|
| 324 | kcm  = page->kcm; | 
|---|
| 325 |  | 
|---|
| 326 | // get lock | 
|---|
| 327 | spinlock_lock( &kcm->lock ); | 
|---|
| 328 |  | 
|---|
| 329 | // release block | 
|---|
| 330 | kcm_put_block( kcm , ptr ); | 
|---|
| 331 |  | 
|---|
| 332 | // release lock | 
|---|
| 333 | spinlock_unlock( &kcm->lock ); | 
|---|
| 334 | } | 
|---|
| 335 |  | 
|---|
| 336 | //////////////////////////// | 
|---|
| 337 | void kcm_print (kcm_t * kcm) | 
|---|
| 338 | { | 
|---|
| 339 | printk("*** KCM type = %s / free_pages = %d / busy_pages = %d / active_pages = %d\n", | 
|---|
| 340 | kmem_type_str( kcm->type ) , | 
|---|
| 341 | kcm->free_pages_nr , | 
|---|
| 342 | kcm->busy_pages_nr , | 
|---|
| 343 | kcm->active_pages_nr ); | 
|---|
| 344 | } | 
|---|