| 1 | /* | 
|---|
| 2 |  * ppm.c - Per-cluster Physical Pages Manager implementation | 
|---|
| 3 |  * | 
|---|
| 4 |  * Authors  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 <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 |  | 
|---|
| 42 | //////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 43 | inline bool_t ppm_page_is_valid( page_t * page ) | 
|---|
| 44 | { | 
|---|
| 45 |     ppm_t    * ppm  = &LOCAL_CLUSTER->ppm; | 
|---|
| 46 |         uint32_t   pgnr = (uint32_t)( page - ppm->pages_tbl ); | 
|---|
| 47 |         return (pgnr <= ppm->pages_nr); | 
|---|
| 48 | } | 
|---|
| 49 |  | 
|---|
| 50 | //////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 51 | inline void * ppm_page2base( page_t * page ) | 
|---|
| 52 | { | 
|---|
| 53 |         ppm_t * ppm = &LOCAL_CLUSTER->ppm; | 
|---|
| 54 |         return (void*)((page - ppm->pages_tbl) << CONFIG_PPM_PAGE_SHIFT); | 
|---|
| 55 | } | 
|---|
| 56 |  | 
|---|
| 57 | //////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 58 | inline page_t * ppm_base2page( void * base ) | 
|---|
| 59 | { | 
|---|
| 60 |         ppm_t * ppm = &LOCAL_CLUSTER->ppm; | 
|---|
| 61 |         return (ppm->pages_tbl + (((uint32_t)base ) >> CONFIG_PPM_PAGE_SHIFT)); | 
|---|
| 62 | } | 
|---|
| 63 |  | 
|---|
| 64 | ////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 65 | inline ppn_t ppm_page2ppn( page_t * page ) | 
|---|
| 66 | { | 
|---|
| 67 |         ppm_t  * ppm  = &LOCAL_CLUSTER->ppm; | 
|---|
| 68 |         return (ppn_t)( page - ppm->pages_tbl ); | 
|---|
| 69 | } | 
|---|
| 70 |  | 
|---|
| 71 | ///////////////////////////////////////// | 
|---|
| 72 | inline page_t * ppm_ppn2page( ppn_t ppn ) | 
|---|
| 73 | { | 
|---|
| 74 |         ppm_t  * ppm  = &LOCAL_CLUSTER->ppm; | 
|---|
| 75 |         return &ppm->pages_tbl[ppn]; | 
|---|
| 76 | } | 
|---|
| 77 |  | 
|---|
| 78 | /////////////////////////////////////// | 
|---|
| 79 | inline void * ppm_ppn2base( ppn_t ppn ) | 
|---|
| 80 | { | 
|---|
| 81 |         return (void*)( ppn << CONFIG_PPM_PAGE_SHIFT ); | 
|---|
| 82 | } | 
|---|
| 83 |  | 
|---|
| 84 | //////////////////////////////////////// | 
|---|
| 85 | inline ppn_t ppm_base2ppn( void * base ) | 
|---|
| 86 | { | 
|---|
| 87 |         return (ppn_t)( (uint32_t)base >> CONFIG_PPM_PAGE_SHIFT ); | 
|---|
| 88 | } | 
|---|
| 89 |  | 
|---|
| 90 | ////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 91 | static void ppm_free_pages_nolock( page_t * page ) | 
|---|
| 92 | { | 
|---|
| 93 |         page_t   * buddy;            // searched buddy page descriptor | 
|---|
| 94 |         uint32_t   buddy_index;      // buddy page index | 
|---|
| 95 |         page_t   * current;          // current (merged) page descriptor | 
|---|
| 96 |         uint32_t   current_index;    // current (merged) page index | 
|---|
| 97 |         uint32_t   current_order;    // current (merget) page order | 
|---|
| 98 |  | 
|---|
| 99 |     ppm_t    * ppm         = &LOCAL_CLUSTER->ppm; | 
|---|
| 100 |     page_t   * pages_tbl   = ppm->pages_tbl; | 
|---|
| 101 |  | 
|---|
| 102 |     // update released page descriptor flags | 
|---|
| 103 |         page_set_flag( page , PG_FREE ); | 
|---|
| 104 |  | 
|---|
| 105 |     // search the buddy page descriptor | 
|---|
| 106 |     // - merge with current page descriptor if found | 
|---|
| 107 |     // - exit to release the current page descriptor if not found | 
|---|
| 108 |     current       = page , | 
|---|
| 109 |     current_index = (uint32_t)(page - ppm->pages_tbl); | 
|---|
| 110 |         for( current_order = page->order ; | 
|---|
| 111 |          current_order < CONFIG_PPM_MAX_ORDER ; | 
|---|
| 112 |          current_order++ ) | 
|---|
| 113 |     { | 
|---|
| 114 |                 buddy_index = current_index ^ (1 << current_order); | 
|---|
| 115 |                 buddy       = pages_tbl + buddy_index; | 
|---|
| 116 |  | 
|---|
| 117 |                 if( !page_is_flag( buddy , PG_FREE ) || (buddy->order != current_order) ) break; | 
|---|
| 118 |  | 
|---|
| 119 |         // remove buddy from free list | 
|---|
| 120 |                 list_unlink( &buddy->list ); | 
|---|
| 121 |                 ppm->free_pages_nr[current_order] --; | 
|---|
| 122 |         ppm->total_free_pages -= (1 << current_order); | 
|---|
| 123 |  | 
|---|
| 124 |         // merge buddy with current | 
|---|
| 125 |                 buddy->order = 0; | 
|---|
| 126 |                 current_index &= buddy_index; | 
|---|
| 127 |         } | 
|---|
| 128 |  | 
|---|
| 129 |     // update merged page descriptor order | 
|---|
| 130 |         current        = pages_tbl + current_index; | 
|---|
| 131 |         current->order = current_order; | 
|---|
| 132 |  | 
|---|
| 133 |     // insert current in free list | 
|---|
| 134 |         list_add_first( &ppm->free_pages_root[current_order] , ¤t->list ); | 
|---|
| 135 |         ppm->free_pages_nr[current_order] ++; | 
|---|
| 136 |     ppm->total_free_pages += (1 << current_order); | 
|---|
| 137 |  | 
|---|
| 138 | }  // end ppm_free_pages_nolock() | 
|---|
| 139 |  | 
|---|
| 140 | ////////////////////////////// | 
|---|
| 141 | void ppm_init( ppm_t    * ppm, | 
|---|
| 142 |                uint32_t   pages_nr,        // total pages number | 
|---|
| 143 |                uint32_t   pages_offset )   // occupied pages | 
|---|
| 144 | { | 
|---|
| 145 |         uint32_t   i; | 
|---|
| 146 |  | 
|---|
| 147 |     // set signature | 
|---|
| 148 |         ppm->signature = PPM_SIGNATURE; | 
|---|
| 149 |  | 
|---|
| 150 |     // initialize lock protecting the free_pages[] array | 
|---|
| 151 |         spinlock_init( &ppm->free_lock ); | 
|---|
| 152 |  | 
|---|
| 153 |     // initialize free_pages[] array as empty | 
|---|
| 154 |         ppm->total_free_pages = 0; | 
|---|
| 155 |         for( i = 0 ; i < CONFIG_PPM_MAX_ORDER ; i++ ) | 
|---|
| 156 |         { | 
|---|
| 157 |                 list_root_init( &ppm->free_pages_root[i] ); | 
|---|
| 158 |                 ppm->free_pages_nr[i] = 0; | 
|---|
| 159 |         } | 
|---|
| 160 |  | 
|---|
| 161 |     // initialize dirty_list as empty | 
|---|
| 162 |     list_root_init( &ppm->dirty_root ); | 
|---|
| 163 |  | 
|---|
| 164 |     // initialize pointer on page descriptors array | 
|---|
| 165 |         ppm->pages_tbl = (page_t*)( pages_offset << CONFIG_PPM_PAGE_SHIFT ); | 
|---|
| 166 |  | 
|---|
| 167 |     // compute size of pages descriptor array rounded to an integer number of pages | 
|---|
| 168 |     uint32_t bytes = ARROUND_UP( pages_nr * sizeof(page_t), CONFIG_PPM_PAGE_SIZE ); | 
|---|
| 169 |  | 
|---|
| 170 |     // compute number of pages required to store page descriptor array | 
|---|
| 171 |         uint32_t pages_array  = bytes >> CONFIG_PPM_PAGE_SHIFT; | 
|---|
| 172 |  | 
|---|
| 173 |     // compute total number of reserved pages (kernel code & pages_tbl[]) | 
|---|
| 174 |         uint32_t reserved_pages = pages_offset + pages_array; | 
|---|
| 175 |  | 
|---|
| 176 |         // set pages numbers | 
|---|
| 177 |         ppm->pages_nr      = pages_nr; | 
|---|
| 178 |     ppm->pages_offset  = reserved_pages; | 
|---|
| 179 |  | 
|---|
| 180 |     // initialises all page descriptors in pages_tbl[] | 
|---|
| 181 |         for( i = 0 ; i < pages_nr ; i++ ) | 
|---|
| 182 |     { | 
|---|
| 183 |         page_init( &ppm->pages_tbl[i] ); | 
|---|
| 184 |  | 
|---|
| 185 |         // TODO optimisation : make only a partial init [AG] | 
|---|
| 186 |         // complete the initialisation when page is allocated [AG] | 
|---|
| 187 |         // ppm->pages_tbl[i].flags = 0; | 
|---|
| 188 |     } | 
|---|
| 189 |  | 
|---|
| 190 |     // - set PG_RESERVED flag for reserved pages (kernel code & pages_tbl[]) | 
|---|
| 191 |     // - release all other pages to populate the free lists | 
|---|
| 192 |         for( i = 0 ; i < reserved_pages ; i++) | 
|---|
| 193 |     { | 
|---|
| 194 |         page_set_flag( &ppm->pages_tbl[i] , PG_RESERVED ); | 
|---|
| 195 |     } | 
|---|
| 196 |         for( i = reserved_pages ; i < pages_nr ; i++ ) | 
|---|
| 197 |         { | 
|---|
| 198 |             ppm_free_pages_nolock( &ppm->pages_tbl[i] ); | 
|---|
| 199 |  | 
|---|
| 200 |         // TODO optimisation : decompose this enormous set of small pages | 
|---|
| 201 |         // to a set big pages with various order values | 
|---|
| 202 |         } | 
|---|
| 203 |  | 
|---|
| 204 |     // check consistency | 
|---|
| 205 |     ppm_assert_order( ppm ); | 
|---|
| 206 |  | 
|---|
| 207 | } // end ppm_init() | 
|---|
| 208 |  | 
|---|
| 209 | //////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 210 | page_t * ppm_alloc_pages( uint32_t   order ) | 
|---|
| 211 | { | 
|---|
| 212 |     uint32_t   current_order; | 
|---|
| 213 |         page_t   * remaining_block; | 
|---|
| 214 |         uint32_t   current_size; | 
|---|
| 215 |  | 
|---|
| 216 |     ppm_t    * ppm = &LOCAL_CLUSTER->ppm; | 
|---|
| 217 |  | 
|---|
| 218 |         assert( (ppm->signature == PPM_SIGNATURE) , __FUNCTION__ , "PPM non initialised" ); | 
|---|
| 219 |  | 
|---|
| 220 |         assert( (order < CONFIG_PPM_MAX_ORDER) , __FUNCTION__ , "illegal order argument" ); | 
|---|
| 221 |  | 
|---|
| 222 |         page_t * block = NULL; | 
|---|
| 223 |  | 
|---|
| 224 |     ppm_dmsg("\n[INFO] %s : enters / order = %d\n", | 
|---|
| 225 |              __FUNCTION__ , order ); | 
|---|
| 226 |  | 
|---|
| 227 | #if( CONFIG_PPM_DEBUG ) | 
|---|
| 228 | ppm_print( ppm , "before allocation" ); | 
|---|
| 229 | #endif | 
|---|
| 230 |  | 
|---|
| 231 |     // take lock protecting free lists | 
|---|
| 232 |         spinlock_lock( &ppm->free_lock ); | 
|---|
| 233 |  | 
|---|
| 234 |     // find a free block equal or larger to requested size | 
|---|
| 235 |         for( current_order = order ; current_order < CONFIG_PPM_MAX_ORDER ; current_order ++ ) | 
|---|
| 236 |         { | 
|---|
| 237 |                 if( !list_is_empty( &ppm->free_pages_root[current_order] ) ) | 
|---|
| 238 |                 { | 
|---|
| 239 |                         block = LIST_FIRST( &ppm->free_pages_root[current_order] , page_t , list ); | 
|---|
| 240 |                         list_unlink( &block->list ); | 
|---|
| 241 |                         break; | 
|---|
| 242 |                 } | 
|---|
| 243 |         } | 
|---|
| 244 |  | 
|---|
| 245 |         if( block == NULL ) // return failure | 
|---|
| 246 |         { | 
|---|
| 247 |         // release lock protecting free lists | 
|---|
| 248 |             spinlock_unlock( &ppm->free_lock ); | 
|---|
| 249 |  | 
|---|
| 250 |         return NULL; | 
|---|
| 251 |     } | 
|---|
| 252 |  | 
|---|
| 253 |     // update free-lists after removing a block | 
|---|
| 254 |         ppm->total_free_pages -= (1 << current_order); | 
|---|
| 255 |         ppm->free_pages_nr[current_order] --; | 
|---|
| 256 |         current_size = (1 << current_order); | 
|---|
| 257 |  | 
|---|
| 258 |     // split the removed block in smaller sub-blocks if required | 
|---|
| 259 |     // and update the free-lists accordingly | 
|---|
| 260 |         while( current_order > order ) | 
|---|
| 261 |         { | 
|---|
| 262 |                 current_order --; | 
|---|
| 263 |                 current_size >>= 1; | 
|---|
| 264 |  | 
|---|
| 265 |                 remaining_block = block + current_size; | 
|---|
| 266 |                 remaining_block->order = current_order; | 
|---|
| 267 |  | 
|---|
| 268 |                 list_add_first( &ppm->free_pages_root[current_order] , &remaining_block->list ); | 
|---|
| 269 |                 ppm->free_pages_nr[current_order] ++; | 
|---|
| 270 |         ppm->total_free_pages += (1 << current_order); | 
|---|
| 271 |         } | 
|---|
| 272 |  | 
|---|
| 273 |     // update page descriptor | 
|---|
| 274 |     page_clear_flag( block , PG_FREE ); | 
|---|
| 275 |         page_refcount_up( block ); | 
|---|
| 276 |         block->order = order; | 
|---|
| 277 |  | 
|---|
| 278 |     // release lock protecting free lists | 
|---|
| 279 |         spinlock_unlock( &ppm->free_lock ); | 
|---|
| 280 |  | 
|---|
| 281 |     ppm_dmsg("\n[INFO] %s : base = %x / order = %d\n", | 
|---|
| 282 |              __FUNCTION__ , (uint32_t)ppm_page2base( block ) , order ); | 
|---|
| 283 |  | 
|---|
| 284 | #if CONFIG_PPM_DEBUG | 
|---|
| 285 | ppm_print( ppm , "after allocation" ); | 
|---|
| 286 | #endif | 
|---|
| 287 |  | 
|---|
| 288 |         return block; | 
|---|
| 289 | }  // end pmm_alloc-pages() | 
|---|
| 290 |  | 
|---|
| 291 |  | 
|---|
| 292 | //////////////////////////////////// | 
|---|
| 293 | void ppm_free_pages( page_t * page ) | 
|---|
| 294 | { | 
|---|
| 295 |         ppm_t * ppm = &LOCAL_CLUSTER->ppm; | 
|---|
| 296 |  | 
|---|
| 297 |     // get lock protecting free_pages[] array | 
|---|
| 298 |         spinlock_lock( &ppm->free_lock ); | 
|---|
| 299 |  | 
|---|
| 300 |         ppm_free_pages_nolock( page ); | 
|---|
| 301 |  | 
|---|
| 302 |     // release lock protecting free_pages[] array | 
|---|
| 303 |         spinlock_unlock( &ppm->free_lock ); | 
|---|
| 304 | } | 
|---|
| 305 |  | 
|---|
| 306 | //////////////////////////// | 
|---|
| 307 | void ppm_print( ppm_t * ppm, | 
|---|
| 308 |                 char  * string ) | 
|---|
| 309 | { | 
|---|
| 310 |         uint32_t       order; | 
|---|
| 311 |         list_entry_t * iter; | 
|---|
| 312 |         page_t       * page; | 
|---|
| 313 |  | 
|---|
| 314 |     // get lock protecting free lists | 
|---|
| 315 |         spinlock_lock( &ppm->free_lock ); | 
|---|
| 316 |  | 
|---|
| 317 |         printk("\n***  PPM state in cluster %x %s : pages = %d / offset = %d / free = %d ***\n", | 
|---|
| 318 |                local_cxy , string , ppm->pages_nr , ppm->pages_offset , ppm->total_free_pages ); | 
|---|
| 319 |  | 
|---|
| 320 |         for( order = 0 ; order < CONFIG_PPM_MAX_ORDER ; order++ ) | 
|---|
| 321 |         { | 
|---|
| 322 |                 printk("- order = %d / free_pages = %d  [", | 
|---|
| 323 |                order , ppm->free_pages_nr[order] ); | 
|---|
| 324 |  | 
|---|
| 325 |                 LIST_FOREACH( &ppm->free_pages_root[order] , iter ) | 
|---|
| 326 |                 { | 
|---|
| 327 |                         page = LIST_ELEMENT( iter , page_t , list ); | 
|---|
| 328 |                         printk("%d," , page - ppm->pages_tbl ); | 
|---|
| 329 |                 } | 
|---|
| 330 |  | 
|---|
| 331 |                 printk("]\n", NULL ); | 
|---|
| 332 |         } | 
|---|
| 333 |  | 
|---|
| 334 |     // release lock protecting free lists | 
|---|
| 335 |         spinlock_unlock( &ppm->free_lock ); | 
|---|
| 336 |  | 
|---|
| 337 | }  // end ppm_print() | 
|---|
| 338 |  | 
|---|
| 339 | //////////////////////////u///////// | 
|---|
| 340 | void ppm_assert_order( ppm_t * ppm ) | 
|---|
| 341 | { | 
|---|
| 342 |         uint32_t       order; | 
|---|
| 343 |         list_entry_t * iter; | 
|---|
| 344 |         page_t       * page; | 
|---|
| 345 |  | 
|---|
| 346 |         for(order=0; order < CONFIG_PPM_MAX_ORDER; order++) | 
|---|
| 347 |         { | 
|---|
| 348 |                 if( list_is_empty( &ppm->free_pages_root[order] ) ) continue; | 
|---|
| 349 |  | 
|---|
| 350 |                 LIST_FOREACH( &ppm->free_pages_root[order] , iter ) | 
|---|
| 351 |                 { | 
|---|
| 352 |                         page = LIST_ELEMENT( iter , page_t , list ); | 
|---|
| 353 |  | 
|---|
| 354 |                         assert( (page->order == order) , __FUNCTION__ , "PPM inconsistency" ); | 
|---|
| 355 |                 } | 
|---|
| 356 |         } | 
|---|
| 357 |  | 
|---|
| 358 | }  // end ppm_assert_order() | 
|---|
| 359 |  | 
|---|