| 1 | /* | 
|---|
| 2 |  * ppm.c - Per-cluster Physical Pages Manager implementation | 
|---|
| 3 |  * | 
|---|
| 4 |  * Authors  Ghassan Almaless (2008,2009,2010,2011,2012) | 
|---|
| 5 |  *          Alain Greiner    (2016,2017) | 
|---|
| 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 <printk.h> | 
|---|
| 29 | #include <list.h> | 
|---|
| 30 | #include <bits.h> | 
|---|
| 31 | #include <page.h> | 
|---|
| 32 | #include <spinlock.h> | 
|---|
| 33 | #include <thread.h> | 
|---|
| 34 | #include <cluster.h> | 
|---|
| 35 | #include <kmem.h> | 
|---|
| 36 | #include <process.h> | 
|---|
| 37 | #include <dqdt.h> | 
|---|
| 38 | #include <ppm.h> | 
|---|
| 39 |  | 
|---|
| 40 | //////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 41 | inline bool_t ppm_page_is_valid( page_t * page ) | 
|---|
| 42 | { | 
|---|
| 43 |         ppm_t    * ppm  = &LOCAL_CLUSTER->ppm; | 
|---|
| 44 |         uint32_t   pgnr = (uint32_t)( page - ppm->pages_tbl ); | 
|---|
| 45 |         return (pgnr <= ppm->pages_nr); | 
|---|
| 46 | } | 
|---|
| 47 |  | 
|---|
| 48 |  | 
|---|
| 49 |  | 
|---|
| 50 | ///////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 51 | inline xptr_t ppm_page2base( xptr_t page_xp ) | 
|---|
| 52 | { | 
|---|
| 53 |         ppm_t  * ppm      = &LOCAL_CLUSTER->ppm; | 
|---|
| 54 |  | 
|---|
| 55 |     cxy_t    page_cxy = GET_CXY( page_xp ); | 
|---|
| 56 |     page_t * page_ptr = (page_t *)GET_PTR( page_xp ); | 
|---|
| 57 |  | 
|---|
| 58 |     void   * base_ptr = ppm->vaddr_base +  | 
|---|
| 59 |                         ((page_ptr - ppm->pages_tbl)<<CONFIG_PPM_PAGE_SHIFT); | 
|---|
| 60 |    | 
|---|
| 61 |         return XPTR( page_cxy , base_ptr ); | 
|---|
| 62 |  | 
|---|
| 63 | } // end ppm_page2base() | 
|---|
| 64 |  | 
|---|
| 65 | ///////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 66 | inline xptr_t ppm_base2page( xptr_t base_xp ) | 
|---|
| 67 | { | 
|---|
| 68 |         ppm_t  * ppm = &LOCAL_CLUSTER->ppm; | 
|---|
| 69 |  | 
|---|
| 70 |     cxy_t    base_cxy = GET_CXY( base_xp ); | 
|---|
| 71 |     void   * base_ptr = (void *)GET_PTR( base_xp ); | 
|---|
| 72 |  | 
|---|
| 73 |         page_t * page_ptr = ppm->pages_tbl +  | 
|---|
| 74 |                         ((base_ptr - ppm->vaddr_base)>>CONFIG_PPM_PAGE_SHIFT); | 
|---|
| 75 |  | 
|---|
| 76 |         return XPTR( base_cxy , page_ptr ); | 
|---|
| 77 |  | 
|---|
| 78 | }  // end ppm_base2page() | 
|---|
| 79 |  | 
|---|
| 80 |  | 
|---|
| 81 |  | 
|---|
| 82 | /////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 83 | inline ppn_t ppm_page2ppn( xptr_t page_xp ) | 
|---|
| 84 | { | 
|---|
| 85 |         ppm_t  * ppm      = &LOCAL_CLUSTER->ppm; | 
|---|
| 86 |  | 
|---|
| 87 |     cxy_t    page_cxy = GET_CXY( page_xp ); | 
|---|
| 88 |     page_t * page_ptr = (page_t *)GET_PTR( page_xp ); | 
|---|
| 89 |  | 
|---|
| 90 |     paddr_t  paddr    = PADDR( page_cxy , (page_ptr - ppm->pages_tbl)<<CONFIG_PPM_PAGE_SHIFT ); | 
|---|
| 91 |  | 
|---|
| 92 |     return paddr >> CONFIG_PPM_PAGE_SHIFT; | 
|---|
| 93 |  | 
|---|
| 94 | }  // end hal_page2ppn() | 
|---|
| 95 |  | 
|---|
| 96 | /////////////////////////////////////// | 
|---|
| 97 | inline xptr_t ppm_ppn2page( ppn_t ppn ) | 
|---|
| 98 | { | 
|---|
| 99 |         ppm_t  * ppm      = &LOCAL_CLUSTER->ppm; | 
|---|
| 100 |  | 
|---|
| 101 |     paddr_t  paddr    = ppn << CONFIG_PPM_PAGE_SHIFT; | 
|---|
| 102 |  | 
|---|
| 103 |     cxy_t    page_cxy = CXY_FROM_PADDR( paddr ); | 
|---|
| 104 |     lpa_t    page_lpa = LPA_FROM_PADDR( paddr ); | 
|---|
| 105 |  | 
|---|
| 106 |     return XPTR( page_cxy , &ppm->pages_tbl[page_lpa>>CONFIG_PPM_PAGE_SHIFT] ); | 
|---|
| 107 |  | 
|---|
| 108 | }  // end hal_ppn2page | 
|---|
| 109 |  | 
|---|
| 110 |  | 
|---|
| 111 |  | 
|---|
| 112 | /////////////////////////////////////// | 
|---|
| 113 | inline xptr_t ppm_ppn2base( ppn_t ppn ) | 
|---|
| 114 | { | 
|---|
| 115 |         ppm_t  * ppm      = &LOCAL_CLUSTER->ppm; | 
|---|
| 116 |     | 
|---|
| 117 |     paddr_t  paddr    = ppn << CONFIG_PPM_PAGE_SHIFT; | 
|---|
| 118 |  | 
|---|
| 119 |     cxy_t    page_cxy = CXY_FROM_PADDR( paddr ); | 
|---|
| 120 |     lpa_t    page_lpa = LPA_FROM_PADDR( paddr ); | 
|---|
| 121 |  | 
|---|
| 122 |     void   * base_ptr = (void *)ppm->vaddr_base + (page_lpa & ~CONFIG_PPM_PAGE_SHIFT); | 
|---|
| 123 |    | 
|---|
| 124 |         return XPTR( page_cxy , base_ptr ); | 
|---|
| 125 |  | 
|---|
| 126 | }  // end ppm_ppn2base() | 
|---|
| 127 |  | 
|---|
| 128 | /////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 129 | inline ppn_t ppm_base2ppn( xptr_t base_xp ) | 
|---|
| 130 | { | 
|---|
| 131 |         ppm_t  * ppm      = &LOCAL_CLUSTER->ppm; | 
|---|
| 132 |  | 
|---|
| 133 |     cxy_t    base_cxy = GET_CXY( base_xp ); | 
|---|
| 134 |     void   * base_ptr = (void *)GET_PTR( base_xp ); | 
|---|
| 135 |  | 
|---|
| 136 |     paddr_t  paddr    = PADDR( base_cxy , (base_ptr - ppm->vaddr_base) ); | 
|---|
| 137 |  | 
|---|
| 138 |     return paddr >> CONFIG_PPM_PAGE_SHIFT; | 
|---|
| 139 |  | 
|---|
| 140 | }  // end ppm_base2ppn() | 
|---|
| 141 |  | 
|---|
| 142 |  | 
|---|
| 143 |  | 
|---|
| 144 | /////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 145 | void ppm_free_pages_nolock( page_t * page ) | 
|---|
| 146 | { | 
|---|
| 147 |         page_t   * buddy;            // searched buddy page descriptor | 
|---|
| 148 |         uint32_t   buddy_index;      // buddy page index | 
|---|
| 149 |         page_t   * current;          // current (merged) page descriptor | 
|---|
| 150 |         uint32_t   current_index;    // current (merged) page index | 
|---|
| 151 |         uint32_t   current_order;    // current (merged) page order | 
|---|
| 152 |  | 
|---|
| 153 |         ppm_t    * ppm         = &LOCAL_CLUSTER->ppm; | 
|---|
| 154 |         page_t   * pages_tbl   = ppm->pages_tbl; | 
|---|
| 155 |  | 
|---|
| 156 |         assert( !page_is_flag( page , PG_FREE ) , __FUNCTION__ , "page already freed" ); | 
|---|
| 157 |         assert( !page_is_flag( page , PG_RESERVED ) , __FUNCTION__ , "freeing reserved page" ); | 
|---|
| 158 |  | 
|---|
| 159 |         // update released page descriptor flags | 
|---|
| 160 |         page_set_flag( page , PG_FREE ); | 
|---|
| 161 |  | 
|---|
| 162 |         // search the buddy page descriptor | 
|---|
| 163 |         // - merge with current page descriptor if found | 
|---|
| 164 |         // - exit to release the current page descriptor if not found | 
|---|
| 165 |         current       = page , | 
|---|
| 166 |         current_index = (uint32_t)(page - ppm->pages_tbl); | 
|---|
| 167 |         for( current_order = page->order ; | 
|---|
| 168 |              current_order < CONFIG_PPM_MAX_ORDER ; | 
|---|
| 169 |              current_order++ ) | 
|---|
| 170 |         { | 
|---|
| 171 |                 buddy_index = current_index ^ (1 << current_order); | 
|---|
| 172 |                 buddy       = pages_tbl + buddy_index; | 
|---|
| 173 |  | 
|---|
| 174 |                 if( !page_is_flag( buddy , PG_FREE ) || (buddy->order != current_order) ) break; | 
|---|
| 175 |  | 
|---|
| 176 |                 // remove buddy from free list | 
|---|
| 177 |                 list_unlink( &buddy->list ); | 
|---|
| 178 |                 ppm->free_pages_nr[current_order] --; | 
|---|
| 179 |  | 
|---|
| 180 |                 // merge buddy with current | 
|---|
| 181 |                 buddy->order = 0; | 
|---|
| 182 |                 current_index &= buddy_index; | 
|---|
| 183 |         } | 
|---|
| 184 |  | 
|---|
| 185 |         // update merged page descriptor order | 
|---|
| 186 |         current        = pages_tbl + current_index; | 
|---|
| 187 |         current->order = current_order; | 
|---|
| 188 |  | 
|---|
| 189 |         // insert current in free list | 
|---|
| 190 |         list_add_first( &ppm->free_pages_root[current_order] , ¤t->list ); | 
|---|
| 191 |         ppm->free_pages_nr[current_order] ++; | 
|---|
| 192 | } | 
|---|
| 193 |  | 
|---|
| 194 | //////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 195 | page_t * ppm_alloc_pages( uint32_t   order ) | 
|---|
| 196 | { | 
|---|
| 197 |         uint32_t   current_order; | 
|---|
| 198 |         page_t   * remaining_block; | 
|---|
| 199 |         uint32_t   current_size; | 
|---|
| 200 |  | 
|---|
| 201 |         ppm_t    * ppm = &LOCAL_CLUSTER->ppm; | 
|---|
| 202 |  | 
|---|
| 203 |         assert( (order < CONFIG_PPM_MAX_ORDER) , __FUNCTION__ , "illegal order argument" ); | 
|---|
| 204 |  | 
|---|
| 205 |         page_t * block = NULL; | 
|---|
| 206 |  | 
|---|
| 207 |         ppm_dmsg("\n[INFO] %s : enters / order = %d\n", | 
|---|
| 208 |                  __FUNCTION__ , order ); | 
|---|
| 209 |  | 
|---|
| 210 |         // take lock protecting free lists | 
|---|
| 211 |         spinlock_lock( &ppm->free_lock ); | 
|---|
| 212 |  | 
|---|
| 213 |         // find a free block equal or larger to requested size | 
|---|
| 214 |         for( current_order = order ; current_order < CONFIG_PPM_MAX_ORDER ; current_order ++ ) | 
|---|
| 215 |         { | 
|---|
| 216 |                 if( !list_is_empty( &ppm->free_pages_root[current_order] ) ) | 
|---|
| 217 |                 { | 
|---|
| 218 |                         block = LIST_FIRST( &ppm->free_pages_root[current_order] , page_t , list ); | 
|---|
| 219 |                         list_unlink( &block->list ); | 
|---|
| 220 |                         break; | 
|---|
| 221 |                 } | 
|---|
| 222 |         } | 
|---|
| 223 |  | 
|---|
| 224 |         if( block == NULL ) // return failure | 
|---|
| 225 |         { | 
|---|
| 226 |                 // release lock protecting free lists | 
|---|
| 227 |                 spinlock_unlock( &ppm->free_lock ); | 
|---|
| 228 |  | 
|---|
| 229 |                 return NULL; | 
|---|
| 230 |         } | 
|---|
| 231 |  | 
|---|
| 232 |         // update free-lists after removing a block | 
|---|
| 233 |         ppm->free_pages_nr[current_order] --; | 
|---|
| 234 |         current_size = (1 << current_order); | 
|---|
| 235 |  | 
|---|
| 236 |         // split the removed block in smaller sub-blocks if required | 
|---|
| 237 |         // and update the free-lists accordingly | 
|---|
| 238 |         while( current_order > order ) | 
|---|
| 239 |         { | 
|---|
| 240 |                 current_order --; | 
|---|
| 241 |                 current_size >>= 1; | 
|---|
| 242 |  | 
|---|
| 243 |                 remaining_block = block + current_size; | 
|---|
| 244 |                 remaining_block->order = current_order; | 
|---|
| 245 |  | 
|---|
| 246 |                 list_add_first( &ppm->free_pages_root[current_order] , &remaining_block->list ); | 
|---|
| 247 |                 ppm->free_pages_nr[current_order] ++; | 
|---|
| 248 |         } | 
|---|
| 249 |  | 
|---|
| 250 |         // update page descriptor | 
|---|
| 251 |         page_clear_flag( block , PG_FREE ); | 
|---|
| 252 |         page_refcount_up( block ); | 
|---|
| 253 |         block->order = order; | 
|---|
| 254 |  | 
|---|
| 255 |         // release lock protecting free lists | 
|---|
| 256 |         spinlock_unlock( &ppm->free_lock ); | 
|---|
| 257 |  | 
|---|
| 258 |         ppm_dmsg("\n[INFO] %s : base = %x / order = %d\n", | 
|---|
| 259 |                  __FUNCTION__ , (uint32_t)ppm_page2base( block ) , order ); | 
|---|
| 260 |  | 
|---|
| 261 |         return block; | 
|---|
| 262 | } | 
|---|
| 263 |  | 
|---|
| 264 |  | 
|---|
| 265 | //////////////////////////////////// | 
|---|
| 266 | void ppm_free_pages( page_t * page ) | 
|---|
| 267 | { | 
|---|
| 268 |         ppm_t * ppm = &LOCAL_CLUSTER->ppm; | 
|---|
| 269 |  | 
|---|
| 270 |         // get lock protecting free_pages[] array | 
|---|
| 271 |         spinlock_lock( &ppm->free_lock ); | 
|---|
| 272 |  | 
|---|
| 273 |         ppm_free_pages_nolock( page ); | 
|---|
| 274 |  | 
|---|
| 275 |         // release lock protecting free_pages[] array | 
|---|
| 276 |         spinlock_unlock( &ppm->free_lock ); | 
|---|
| 277 | } | 
|---|
| 278 |  | 
|---|
| 279 | //////////////////////////// | 
|---|
| 280 | void ppm_print( ppm_t * ppm, | 
|---|
| 281 |                 char  * string ) | 
|---|
| 282 | { | 
|---|
| 283 |         uint32_t       order; | 
|---|
| 284 |         list_entry_t * iter; | 
|---|
| 285 |         page_t       * page; | 
|---|
| 286 |  | 
|---|
| 287 |         // get lock protecting free lists | 
|---|
| 288 |         spinlock_lock( &ppm->free_lock ); | 
|---|
| 289 |  | 
|---|
| 290 |         printk("\n***  PPM in cluster %x : %d pages / &pages_tbl = %x / vaddr_base = %x ***\n", | 
|---|
| 291 |                local_cxy , ppm->pages_nr , (intptr_t)ppm->pages_tbl , (intptr_t)ppm->vaddr_base ); | 
|---|
| 292 |  | 
|---|
| 293 |         for( order = 0 ; order < CONFIG_PPM_MAX_ORDER ; order++ ) | 
|---|
| 294 |         { | 
|---|
| 295 |                 printk("- order = %d / free_pages = %d  [", | 
|---|
| 296 |                        order , ppm->free_pages_nr[order] ); | 
|---|
| 297 |  | 
|---|
| 298 |                 LIST_FOREACH( &ppm->free_pages_root[order] , iter ) | 
|---|
| 299 |                 { | 
|---|
| 300 |                         page = LIST_ELEMENT( iter , page_t , list ); | 
|---|
| 301 |                         printk("%d," , page - ppm->pages_tbl ); | 
|---|
| 302 |                 } | 
|---|
| 303 |  | 
|---|
| 304 |                 printk("]\n", NULL ); | 
|---|
| 305 |         } | 
|---|
| 306 |  | 
|---|
| 307 |         // release lock protecting free lists | 
|---|
| 308 |         spinlock_unlock( &ppm->free_lock ); | 
|---|
| 309 | } | 
|---|
| 310 |  | 
|---|
| 311 | /////////////////////////////////////// | 
|---|
| 312 | error_t ppm_assert_order( ppm_t * ppm ) | 
|---|
| 313 | { | 
|---|
| 314 |         uint32_t       order; | 
|---|
| 315 |         list_entry_t * iter; | 
|---|
| 316 |         page_t       * page; | 
|---|
| 317 |  | 
|---|
| 318 |         for(order=0; order < CONFIG_PPM_MAX_ORDER; order++) | 
|---|
| 319 |         { | 
|---|
| 320 |                 if( list_is_empty( &ppm->free_pages_root[order] ) ) continue; | 
|---|
| 321 |  | 
|---|
| 322 |                 LIST_FOREACH( &ppm->free_pages_root[order] , iter ) | 
|---|
| 323 |                 { | 
|---|
| 324 |                         page = LIST_ELEMENT( iter , page_t , list ); | 
|---|
| 325 |  | 
|---|
| 326 |                         if( page->order != order )  return -1; | 
|---|
| 327 |                 } | 
|---|
| 328 |         } | 
|---|
| 329 |  | 
|---|
| 330 |         return 0; | 
|---|
| 331 | } | 
|---|
| 332 |  | 
|---|