| 1 | /* | 
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| 2 |  * kcm.c - Per cluster & per type Kernel Cache Manager access functions | 
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| 3 |  * | 
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| 4 |  * Author  Ghassan Almaless (2008,2009,2010,2011,2012) | 
|---|
| 5 |  *         Alain Greiner    (2016,2017) | 
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| 6 |  * | 
|---|
| 7 |  * Copyright (c) UPMC Sorbonne Universites | 
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| 8 |  * | 
|---|
| 9 |  * This file is part of ALMOS-MKH. | 
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| 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 | 
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| 23 |  */ | 
|---|
| 24 |  | 
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| 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 | // @ kcm_page : pointer on active kcm page to use. | 
|---|
| 45 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 46 | static void * kcm_get_block( kcm_t      * kcm, | 
|---|
| 47 |                              kcm_page_t * kcm_page ) | 
|---|
| 48 | { | 
|---|
| 49 |  | 
|---|
| 50 | #if CONFIG_DEBUG_KCM | 
|---|
| 51 | uint32_t cycle = (uint32_t)hal_get_cycles(); | 
|---|
| 52 | if( CONFIG_DEBUG_KCM < cycle ) | 
|---|
| 53 | printk("\n[DBG] %s : thread %x enters for %s / page %x / count %d / active %d\n", | 
|---|
| 54 | __FUNCTION__ , CURRENT_THREAD , kmem_type_str( kcm->type ) , | 
|---|
| 55 | (intptr_t)kcm_page , kcm_page->count , kcm_page->active ); | 
|---|
| 56 | #endif | 
|---|
| 57 |  | 
|---|
| 58 |         assert( kcm_page->active , __FUNCTION__ , "kcm_page should be active" ); | 
|---|
| 59 |  | 
|---|
| 60 |         // get first block available | 
|---|
| 61 |         int32_t index = bitmap_ffs( kcm_page->bitmap , kcm->blocks_nr ); | 
|---|
| 62 |  | 
|---|
| 63 |         assert( (index != -1) , __FUNCTION__ , "kcm_page should not be full" ); | 
|---|
| 64 |  | 
|---|
| 65 |         // allocate block | 
|---|
| 66 |         bitmap_clear( kcm_page->bitmap , index ); | 
|---|
| 67 |  | 
|---|
| 68 |         // increase kcm_page count | 
|---|
| 69 |         kcm_page->count ++; | 
|---|
| 70 |  | 
|---|
| 71 |         // change the kcm_page to busy if no more free block in page | 
|---|
| 72 |         if( kcm_page->count >= kcm->blocks_nr ) | 
|---|
| 73 |         { | 
|---|
| 74 |                 kcm_page->active = 0; | 
|---|
| 75 |                 list_unlink( &kcm_page->list); | 
|---|
| 76 |                 kcm->active_pages_nr --; | 
|---|
| 77 |  | 
|---|
| 78 |                 list_add_first( &kcm->busy_root , &kcm_page->list); | 
|---|
| 79 |                 kcm->busy_pages_nr ++; | 
|---|
| 80 |                 kcm_page->busy = 1; | 
|---|
| 81 |         } | 
|---|
| 82 |  | 
|---|
| 83 |         // compute return pointer | 
|---|
| 84 |         void * ptr = (void *)((intptr_t)kcm_page + CONFIG_KCM_SLOT_SIZE | 
|---|
| 85 |                      + (index * kcm->block_size) ); | 
|---|
| 86 |  | 
|---|
| 87 | #if CONFIG_DEBUG_KCM | 
|---|
| 88 | cycle = (uint32_t)hal_get_cycles(); | 
|---|
| 89 | if( CONFIG_DEBUG_KCM < cycle ) | 
|---|
| 90 | printk("\n[DBG] %s : thread %x exit / type  %s / ptr %p / page %x / count %d\n", | 
|---|
| 91 | __FUNCTION__ , CURRENT_THREAD , kmem_type_str( kcm->type ) , ptr , | 
|---|
| 92 | (intptr_t)kcm_page , kcm_page->count ); | 
|---|
| 93 | #endif | 
|---|
| 94 |  | 
|---|
| 95 |         return ptr; | 
|---|
| 96 | } | 
|---|
| 97 |  | 
|---|
| 98 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 99 | // This static function releases a previously allocated block. | 
|---|
| 100 | // It changes the kcm_page status if required. | 
|---|
| 101 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 102 | // @ kcm      : pointer on kcm allocator. | 
|---|
| 103 | // @ kcm_page : pointer on kcm_page. | 
|---|
| 104 | // @ ptr      : pointer on block to be released. | 
|---|
| 105 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 106 | static void kcm_put_block ( kcm_t      * kcm, | 
|---|
| 107 |                             kcm_page_t * kcm_page, | 
|---|
| 108 |                             void       * ptr ) | 
|---|
| 109 | { | 
|---|
| 110 |         uint32_t     index; | 
|---|
| 111 |  | 
|---|
| 112 |         // compute block index from block pointer | 
|---|
| 113 |         index = ((uint8_t *)ptr - (uint8_t *)kcm_page - CONFIG_KCM_SLOT_SIZE) / kcm->block_size; | 
|---|
| 114 |  | 
|---|
| 115 |         assert( !bitmap_state( kcm_page->bitmap , index ) , __FUNCTION__ , "page already freed" ); | 
|---|
| 116 |         assert( (kcm_page->count > 0) , __FUNCTION__ , "count already zero" ); | 
|---|
| 117 |  | 
|---|
| 118 |         bitmap_set( kcm_page->bitmap , index ); | 
|---|
| 119 |         kcm_page->count --; | 
|---|
| 120 |  | 
|---|
| 121 |         // change the page to active if it was busy | 
|---|
| 122 |         if( kcm_page->busy ) | 
|---|
| 123 |         { | 
|---|
| 124 |                 kcm_page->busy = 0; | 
|---|
| 125 |                 list_unlink( &kcm_page->list ); | 
|---|
| 126 |                 kcm->busy_pages_nr --; | 
|---|
| 127 |  | 
|---|
| 128 |                 list_add_last( &kcm->active_root, &kcm_page->list ); | 
|---|
| 129 |                 kcm->active_pages_nr ++; | 
|---|
| 130 |                 kcm_page->active = 1; | 
|---|
| 131 |         } | 
|---|
| 132 |  | 
|---|
| 133 |         // change the kcm_page to free if last block in active page | 
|---|
| 134 |         if( (kcm_page->active) && (kcm_page->count == 0) ) | 
|---|
| 135 |         { | 
|---|
| 136 |                 kcm_page->active = 0; | 
|---|
| 137 |                 list_unlink( &kcm_page->list); | 
|---|
| 138 |                 kcm->active_pages_nr --; | 
|---|
| 139 |  | 
|---|
| 140 |                 list_add_first( &kcm->free_root , &kcm_page->list); | 
|---|
| 141 |                 kcm->free_pages_nr ++; | 
|---|
| 142 |         } | 
|---|
| 143 | } | 
|---|
| 144 |  | 
|---|
| 145 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 146 | // This static function allocates one page from PPM. It initializes | 
|---|
| 147 | // the kcm_page descriptor, and introduces the new kcm_page into freelist. | 
|---|
| 148 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 149 | static error_t freelist_populate( kcm_t * kcm ) | 
|---|
| 150 | { | 
|---|
| 151 |         page_t     * page; | 
|---|
| 152 |         kcm_page_t * kcm_page; | 
|---|
| 153 |         kmem_req_t   req; | 
|---|
| 154 |  | 
|---|
| 155 |         // get one page from local PPM | 
|---|
| 156 |         req.type  = KMEM_PAGE; | 
|---|
| 157 |         req.size  = 0; | 
|---|
| 158 |         req.flags = AF_KERNEL; | 
|---|
| 159 |         page = kmem_alloc( &req ); | 
|---|
| 160 |  | 
|---|
| 161 |         if( page == NULL ) | 
|---|
| 162 |         { | 
|---|
| 163 |                 printk("\n[ERROR] in %s : failed to allocate page in cluster %d\n", | 
|---|
| 164 |                        __FUNCTION__ , local_cxy ); | 
|---|
| 165 |                 return ENOMEM; | 
|---|
| 166 |         } | 
|---|
| 167 |  | 
|---|
| 168 |         // get page base address | 
|---|
| 169 |         xptr_t base_xp = ppm_page2base( XPTR( local_cxy , page ) ); | 
|---|
| 170 |         kcm_page = (kcm_page_t *)GET_PTR( base_xp ); | 
|---|
| 171 |  | 
|---|
| 172 |         // initialize KCM-page descriptor | 
|---|
| 173 |         bitmap_set_range( kcm_page->bitmap , 0 , kcm->blocks_nr ); | 
|---|
| 174 |  | 
|---|
| 175 |         kcm_page->busy          = 0; | 
|---|
| 176 |         kcm_page->active        = 0; | 
|---|
| 177 |         kcm_page->count      = 0; | 
|---|
| 178 |         kcm_page->kcm           = kcm; | 
|---|
| 179 |         kcm_page->page          = page; | 
|---|
| 180 |  | 
|---|
| 181 |         // introduce new page in free-list | 
|---|
| 182 |         list_add_first( &kcm->free_root , &kcm_page->list ); | 
|---|
| 183 |         kcm->free_pages_nr ++; | 
|---|
| 184 |  | 
|---|
| 185 |         return 0; | 
|---|
| 186 | } | 
|---|
| 187 |  | 
|---|
| 188 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 189 | // This private function gets one KCM page from the KCM freelist. | 
|---|
| 190 | // It populates the freelist if required. | 
|---|
| 191 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 192 | static kcm_page_t * freelist_get( kcm_t * kcm ) | 
|---|
| 193 | { | 
|---|
| 194 |         error_t      error; | 
|---|
| 195 |         kcm_page_t * kcm_page; | 
|---|
| 196 |  | 
|---|
| 197 |         // get a new page from PPM if freelist empty | 
|---|
| 198 |         if( kcm->free_pages_nr == 0 ) | 
|---|
| 199 |         { | 
|---|
| 200 |                 error = freelist_populate( kcm ); | 
|---|
| 201 |                 if( error ) return NULL; | 
|---|
| 202 |         } | 
|---|
| 203 |  | 
|---|
| 204 |         // get first KCM page from freelist and unlink it | 
|---|
| 205 |         kcm_page = LIST_FIRST( &kcm->free_root, kcm_page_t , list ); | 
|---|
| 206 |         list_unlink( &kcm_page->list ); | 
|---|
| 207 |         kcm->free_pages_nr --; | 
|---|
| 208 |  | 
|---|
| 209 |         return kcm_page; | 
|---|
| 210 | } | 
|---|
| 211 |  | 
|---|
| 212 | ////////////////////////////// | 
|---|
| 213 | void kcm_init( kcm_t    * kcm, | 
|---|
| 214 |                    uint32_t   type ) | 
|---|
| 215 | { | 
|---|
| 216 |         // the kcm_page descriptor mut fit in the KCM slot | 
|---|
| 217 |         assert( (sizeof(kcm_page_t) <= CONFIG_KCM_SLOT_SIZE) , | 
|---|
| 218 |                  __FUNCTION__ , "KCM slot too small\n" ); | 
|---|
| 219 |  | 
|---|
| 220 |         // initialize lock | 
|---|
| 221 |         spinlock_init( &kcm->lock ); | 
|---|
| 222 |  | 
|---|
| 223 |         // initialize KCM type | 
|---|
| 224 |         kcm->type = type; | 
|---|
| 225 |  | 
|---|
| 226 |         // initialize KCM page lists | 
|---|
| 227 |         kcm->free_pages_nr   = 0; | 
|---|
| 228 |         kcm->busy_pages_nr   = 0; | 
|---|
| 229 |         kcm->active_pages_nr = 0; | 
|---|
| 230 |         list_root_init( &kcm->free_root ); | 
|---|
| 231 |         list_root_init( &kcm->busy_root ); | 
|---|
| 232 |         list_root_init( &kcm->active_root ); | 
|---|
| 233 |  | 
|---|
| 234 |         // initialize block size | 
|---|
| 235 |         uint32_t block_size = ARROUND_UP( kmem_type_size( type ) , CONFIG_KCM_SLOT_SIZE ); | 
|---|
| 236 |         kcm->block_size = block_size; | 
|---|
| 237 |  | 
|---|
| 238 |         // initialize number of blocks per page | 
|---|
| 239 |         uint32_t  blocks_nr = (CONFIG_PPM_PAGE_SIZE - CONFIG_KCM_SLOT_SIZE) / block_size; | 
|---|
| 240 |         kcm->blocks_nr = blocks_nr; | 
|---|
| 241 |  | 
|---|
| 242 |         kcm_dmsg("\n[DBG] %s : KCM %s initialised / block_size = %d / blocks_nr = %d\n", | 
|---|
| 243 |                  __FUNCTION__ , kmem_type_str( type ) , kcm->block_size , kcm->blocks_nr ); | 
|---|
| 244 | } | 
|---|
| 245 |  | 
|---|
| 246 | /////////////////////////////// | 
|---|
| 247 | void kcm_destroy( kcm_t * kcm ) | 
|---|
| 248 | { | 
|---|
| 249 |         kcm_page_t   * kcm_page; | 
|---|
| 250 |         list_entry_t * iter; | 
|---|
| 251 |  | 
|---|
| 252 |         // get KCM lock | 
|---|
| 253 |         spinlock_lock( &kcm->lock ); | 
|---|
| 254 |  | 
|---|
| 255 |         // release all free pages | 
|---|
| 256 |         LIST_FOREACH( &kcm->free_root , iter ) | 
|---|
| 257 |         { | 
|---|
| 258 |                 kcm_page = (kcm_page_t *)LIST_ELEMENT( iter , kcm_page_t , list ); | 
|---|
| 259 |                 list_unlink( iter ); | 
|---|
| 260 |                 kcm->free_pages_nr --; | 
|---|
| 261 |                 ppm_free_pages( kcm_page->page ); | 
|---|
| 262 |         } | 
|---|
| 263 |  | 
|---|
| 264 |         // release all active pages | 
|---|
| 265 |         LIST_FOREACH( &kcm->active_root , iter ) | 
|---|
| 266 |         { | 
|---|
| 267 |                 kcm_page = (kcm_page_t *)LIST_ELEMENT( iter , kcm_page_t , list ); | 
|---|
| 268 |                 list_unlink( iter ); | 
|---|
| 269 |                 kcm->free_pages_nr --; | 
|---|
| 270 |                 ppm_free_pages( kcm_page->page ); | 
|---|
| 271 |         } | 
|---|
| 272 |  | 
|---|
| 273 |         // release all busy pages | 
|---|
| 274 |         LIST_FOREACH( &kcm->busy_root , iter ) | 
|---|
| 275 |         { | 
|---|
| 276 |                 kcm_page = (kcm_page_t *)LIST_ELEMENT( iter , kcm_page_t , list ); | 
|---|
| 277 |                 list_unlink( iter ); | 
|---|
| 278 |                 kcm->free_pages_nr --; | 
|---|
| 279 |                 ppm_free_pages( kcm_page->page ); | 
|---|
| 280 |         } | 
|---|
| 281 |  | 
|---|
| 282 |         // release KCM lock | 
|---|
| 283 |         spinlock_unlock( &kcm->lock ); | 
|---|
| 284 | } | 
|---|
| 285 |  | 
|---|
| 286 | /////////////////////////////// | 
|---|
| 287 | void * kcm_alloc( kcm_t * kcm ) | 
|---|
| 288 | { | 
|---|
| 289 |         kcm_page_t * kcm_page; | 
|---|
| 290 |         void       * ptr = NULL;   // pointer on block | 
|---|
| 291 |  | 
|---|
| 292 |         // get lock | 
|---|
| 293 |         spinlock_lock( &kcm->lock ); | 
|---|
| 294 |  | 
|---|
| 295 |         // get an active page | 
|---|
| 296 |         if( list_is_empty( &kcm->active_root ) )  // no active page => get one | 
|---|
| 297 |         { | 
|---|
| 298 |                 // get a page from free list | 
|---|
| 299 |                 kcm_page = freelist_get( kcm ); | 
|---|
| 300 |  | 
|---|
| 301 |                 if( kcm_page == NULL ) | 
|---|
| 302 |                 { | 
|---|
| 303 |                         spinlock_unlock( &kcm->lock ); | 
|---|
| 304 |                         return NULL; | 
|---|
| 305 |                 } | 
|---|
| 306 |  | 
|---|
| 307 |                 // insert page in active list | 
|---|
| 308 |                 list_add_first( &kcm->active_root , &kcm_page->list ); | 
|---|
| 309 |                 kcm->active_pages_nr ++; | 
|---|
| 310 |                 kcm_page->active = 1; | 
|---|
| 311 |         } | 
|---|
| 312 |         else                                    // get first page from active list | 
|---|
| 313 |         { | 
|---|
| 314 |                 // get page pointer from active list | 
|---|
| 315 |                 kcm_page = (kcm_page_t *)LIST_FIRST( &kcm->active_root , kcm_page_t , list ); | 
|---|
| 316 |         } | 
|---|
| 317 |  | 
|---|
| 318 |         // get a block from selected active page | 
|---|
| 319 |         // cannot fail, as an active page cannot be full... | 
|---|
| 320 |         ptr  = kcm_get_block( kcm , kcm_page ); | 
|---|
| 321 |  | 
|---|
| 322 |         // release lock | 
|---|
| 323 |         spinlock_unlock( &kcm->lock ); | 
|---|
| 324 |  | 
|---|
| 325 |         return ptr; | 
|---|
| 326 | } | 
|---|
| 327 |  | 
|---|
| 328 | /////////////////////////// | 
|---|
| 329 | void kcm_free( void * ptr ) | 
|---|
| 330 | { | 
|---|
| 331 |         kcm_page_t * kcm_page; | 
|---|
| 332 |         kcm_t      * kcm; | 
|---|
| 333 |  | 
|---|
| 334 |         assert( (ptr != NULL) , __FUNCTION__ , "pointer cannot be NULL" ); | 
|---|
| 335 |  | 
|---|
| 336 |         kcm_page = (kcm_page_t *)((intptr_t)ptr & ~CONFIG_PPM_PAGE_MASK); | 
|---|
| 337 |         kcm      = kcm_page->kcm; | 
|---|
| 338 |  | 
|---|
| 339 |         // get lock | 
|---|
| 340 |         spinlock_lock( &kcm->lock ); | 
|---|
| 341 |  | 
|---|
| 342 |         // release block | 
|---|
| 343 |         kcm_put_block( kcm , kcm_page , ptr ); | 
|---|
| 344 |  | 
|---|
| 345 |         // release lock | 
|---|
| 346 |         spinlock_unlock( &kcm->lock ); | 
|---|
| 347 | } | 
|---|
| 348 |  | 
|---|
| 349 | //////////////////////////// | 
|---|
| 350 | void kcm_print (kcm_t * kcm) | 
|---|
| 351 | { | 
|---|
| 352 |         printk("*** KCM type = %s / free_pages = %d / busy_pages = %d / active_pages = %d\n", | 
|---|
| 353 |                kmem_type_str( kcm->type ) , | 
|---|
| 354 |                kcm->free_pages_nr , | 
|---|
| 355 |                kcm->busy_pages_nr , | 
|---|
| 356 |                kcm->active_pages_nr ); | 
|---|
| 357 | } | 
|---|