Ignore:
File:
1 edited

Legend:

Unmodified
Added
Removed
  • kernel/generic/src/mm/frame.c

    r8cbf1c3 rc5396c1  
    3838 *
    3939 * This file contains the physical frame allocator and memory zone management.
    40  * The frame allocator is built on top of the buddy allocator.
    41  *
    42  * @see buddy.c
     40 * The frame allocator is built on top of the two-level bitmap structure.
     41 *
    4342 */
    4443
     
    9291}
    9392
    94 NO_TRACE static inline size_t make_frame_index(zone_t *zone, frame_t *frame)
    95 {
    96         return (frame - zone->frames);
    97 }
    98 
    9993/** Initialize frame structure.
    10094 *
     
    10498NO_TRACE static void frame_initialize(frame_t *frame)
    10599{
    106         frame->refcount = 1;
    107         frame->buddy_order = 0;
     100        frame->refcount = 0;
     101        frame->parent = NULL;
    108102}
    109103
     
    161155       
    162156        /* Move other zones up */
    163         size_t j;
    164         for (j = zones.count; j > i; j--) {
     157        for (size_t j = zones.count; j > i; j--)
    165158                zones.info[j] = zones.info[j - 1];
    166                 if (zones.info[j].buddy_system != NULL)
    167                         zones.info[j].buddy_system->data =
    168                             (void *) &zones.info[j];
    169         }
    170159       
    171160        zones.count++;
     
    237226}
    238227
    239 /** @return True if zone can allocate specified order */
    240 NO_TRACE static bool zone_can_alloc(zone_t *zone, uint8_t order)
    241 {
     228/** @return True if zone can allocate specified number of frames */
     229NO_TRACE static bool zone_can_alloc(zone_t *zone, size_t count,
     230    pfn_t constraint)
     231{
     232        /*
     233         * The function bitmap_allocate_range() does not modify
     234         * the bitmap if the last argument is NULL.
     235         */
    242236        return ((zone->flags & ZONE_AVAILABLE) &&
    243             buddy_system_can_alloc(zone->buddy_system, order));
    244 }
    245 
    246 /** Find a zone that can allocate order frames.
     237            bitmap_allocate_range(&zone->bitmap, count, zone->base,
     238            constraint, NULL));
     239}
     240
     241/** Find a zone that can allocate specified number of frames
    247242 *
    248243 * Assume interrupts are disabled and zones lock is
    249244 * locked.
    250245 *
    251  * @param order Size (2^order) of free space we are trying to find.
    252  * @param flags Required flags of the target zone.
    253  * @param hind  Preferred zone.
    254  *
    255  */
    256 NO_TRACE static size_t find_free_zone(uint8_t order, zone_flags_t flags,
    257     size_t hint)
     246 * @param count      Number of free frames we are trying to find.
     247 * @param flags      Required flags of the target zone.
     248 * @param constraint Indication of bits that cannot be set in the
     249 *                   physical frame number of the first allocated frame.
     250 * @param hind       Preferred zone.
     251 *
     252 */
     253NO_TRACE static size_t find_free_zone(size_t count, zone_flags_t flags,
     254    pfn_t constraint, size_t hint)
    258255{
    259256        if (hint >= zones.count)
     
    267264                if (ZONE_FLAGS_MATCH(zones.info[i].flags, flags)) {
    268265                        /*
    269                          * Check if the zone has 2^order frames area available.
     266                         * Check if the zone can satisfy the allocation request.
    270267                         */
    271                         if (zone_can_alloc(&zones.info[i], order))
     268                        if (zone_can_alloc(&zones.info[i], count, constraint))
    272269                                return i;
    273270                }
     
    282279}
    283280
    284 /**************************/
    285 /* Buddy system functions */
    286 /**************************/
    287 
    288 /** Buddy system find_block implementation.
    289  *
    290  * Find block that is parent of current list.
    291  * That means go to lower addresses, until such block is found
    292  *
    293  * @param order Order of parent must be different then this
    294  *              parameter!!
    295  *
    296  */
    297 NO_TRACE static link_t *zone_buddy_find_block(buddy_system_t *buddy,
    298     link_t *child, uint8_t order)
    299 {
    300         frame_t *frame = list_get_instance(child, frame_t, buddy_link);
    301         zone_t *zone = (zone_t *) buddy->data;
    302        
    303         size_t index = frame_index(zone, frame);
    304         do {
    305                 if (zone->frames[index].buddy_order != order)
    306                         return &zone->frames[index].buddy_link;
    307         } while (index-- > 0);
    308        
    309         return NULL;
    310 }
    311 
    312 /** Buddy system find_buddy implementation.
    313  *
    314  * @param buddy Buddy system.
    315  * @param block Block for which buddy should be found.
    316  *
    317  * @return Buddy for given block if found.
    318  *
    319  */
    320 NO_TRACE static link_t *zone_buddy_find_buddy(buddy_system_t *buddy,
    321     link_t *block)
    322 {
    323         frame_t *frame = list_get_instance(block, frame_t, buddy_link);
    324         zone_t *zone = (zone_t *) buddy->data;
    325         ASSERT(IS_BUDDY_ORDER_OK(frame_index_abs(zone, frame),
    326             frame->buddy_order));
    327        
    328         bool is_left = IS_BUDDY_LEFT_BLOCK_ABS(zone, frame);
    329        
    330         size_t index;
    331         if (is_left) {
    332                 index = (frame_index(zone, frame)) +
    333                     (1 << frame->buddy_order);
    334         } else {  /* is_right */
    335                 index = (frame_index(zone, frame)) -
    336                     (1 << frame->buddy_order);
    337         }
    338        
    339         if (frame_index_valid(zone, index)) {
    340                 if ((zone->frames[index].buddy_order == frame->buddy_order) &&
    341                     (zone->frames[index].refcount == 0)) {
    342                         return &zone->frames[index].buddy_link;
    343                 }
    344         }
    345        
    346         return NULL;
    347 }
    348 
    349 /** Buddy system bisect implementation.
    350  *
    351  * @param buddy Buddy system.
    352  * @param block Block to bisect.
    353  *
    354  * @return Right block.
    355  *
    356  */
    357 NO_TRACE static link_t *zone_buddy_bisect(buddy_system_t *buddy, link_t *block)
    358 {
    359         frame_t *frame_l = list_get_instance(block, frame_t, buddy_link);
    360         frame_t *frame_r = (frame_l + (1 << (frame_l->buddy_order - 1)));
    361        
    362         return &frame_r->buddy_link;
    363 }
    364 
    365 /** Buddy system coalesce implementation.
    366  *
    367  * @param buddy   Buddy system.
    368  * @param block_1 First block.
    369  * @param block_2 First block's buddy.
    370  *
    371  * @return Coalesced block (actually block that represents lower
    372  *         address).
    373  *
    374  */
    375 NO_TRACE static link_t *zone_buddy_coalesce(buddy_system_t *buddy,
    376     link_t *block_1, link_t *block_2)
    377 {
    378         frame_t *frame1 = list_get_instance(block_1, frame_t, buddy_link);
    379         frame_t *frame2 = list_get_instance(block_2, frame_t, buddy_link);
    380        
    381         return ((frame1 < frame2) ? block_1 : block_2);
    382 }
    383 
    384 /** Buddy system set_order implementation.
    385  *
    386  * @param buddy Buddy system.
    387  * @param block Buddy system block.
    388  * @param order Order to set.
    389  *
    390  */
    391 NO_TRACE static void zone_buddy_set_order(buddy_system_t *buddy, link_t *block,
    392     uint8_t order)
    393 {
    394         list_get_instance(block, frame_t, buddy_link)->buddy_order = order;
    395 }
    396 
    397 /** Buddy system get_order implementation.
    398  *
    399  * @param buddy Buddy system.
    400  * @param block Buddy system block.
    401  *
    402  * @return Order of block.
    403  *
    404  */
    405 NO_TRACE static uint8_t zone_buddy_get_order(buddy_system_t *buddy,
    406     link_t *block)
    407 {
    408         return list_get_instance(block, frame_t, buddy_link)->buddy_order;
    409 }
    410 
    411 /** Buddy system mark_busy implementation.
    412  *
    413  * @param buddy Buddy system.
    414  * @param block Buddy system block.
    415  *
    416  */
    417 NO_TRACE static void zone_buddy_mark_busy(buddy_system_t *buddy, link_t *block)
    418 {
    419         list_get_instance(block, frame_t, buddy_link)->refcount = 1;
    420 }
    421 
    422 /** Buddy system mark_available implementation.
    423  *
    424  * @param buddy Buddy system.
    425  * @param block Buddy system block.
    426  *
    427  */
    428 NO_TRACE static void zone_buddy_mark_available(buddy_system_t *buddy,
    429     link_t *block)
    430 {
    431         list_get_instance(block, frame_t, buddy_link)->refcount = 0;
    432 }
    433 
    434 static buddy_system_operations_t zone_buddy_system_operations = {
    435         .find_buddy = zone_buddy_find_buddy,
    436         .bisect = zone_buddy_bisect,
    437         .coalesce = zone_buddy_coalesce,
    438         .set_order = zone_buddy_set_order,
    439         .get_order = zone_buddy_get_order,
    440         .mark_busy = zone_buddy_mark_busy,
    441         .mark_available = zone_buddy_mark_available,
    442         .find_block = zone_buddy_find_block
    443 };
    444 
    445281/******************/
    446282/* Zone functions */
    447283/******************/
    448284
     285/** Return frame from zone. */
     286NO_TRACE static frame_t *zone_get_frame(zone_t *zone, size_t index)
     287{
     288        ASSERT(index < zone->count);
     289       
     290        return &zone->frames[index];
     291}
     292
    449293/** Allocate frame in particular zone.
    450294 *
     
    452296 * Panics if allocation is impossible.
    453297 *
    454  * @param zone  Zone to allocate from.
    455  * @param order Allocate exactly 2^order frames.
     298 * @param zone       Zone to allocate from.
     299 * @param count      Number of frames to allocate
     300 * @param constraint Indication of bits that cannot be set in the
     301 *                   physical frame number of the first allocated frame.
    456302 *
    457303 * @return Frame index in zone.
    458304 *
    459305 */
    460 NO_TRACE static pfn_t zone_frame_alloc(zone_t *zone, uint8_t order)
     306NO_TRACE static size_t zone_frame_alloc(zone_t *zone, size_t count,
     307    pfn_t constraint)
    461308{
    462309        ASSERT(zone->flags & ZONE_AVAILABLE);
    463310       
    464         /* Allocate frames from zone buddy system */
    465         link_t *link = buddy_system_alloc(zone->buddy_system, order);
    466        
    467         ASSERT(link);
     311        /* Allocate frames from zone */
     312        size_t index;
     313        int avail = bitmap_allocate_range(&zone->bitmap, count, zone->base,
     314            constraint, &index);
     315       
     316        ASSERT(avail);
     317       
     318        /* Update frame reference count */
     319        for (size_t i = 0; i < count; i++) {
     320                frame_t *frame = zone_get_frame(zone, index + i);
     321               
     322                ASSERT(frame->refcount == 0);
     323                frame->refcount = 1;
     324        }
    468325       
    469326        /* Update zone information. */
    470         zone->free_count -= (1 << order);
    471         zone->busy_count += (1 << order);
    472        
    473         /* Frame will be actually a first frame of the block. */
    474         frame_t *frame = list_get_instance(link, frame_t, buddy_link);
    475        
    476         /* Get frame address */
    477         return make_frame_index(zone, frame);
     327        zone->free_count -= count;
     328        zone->busy_count += count;
     329       
     330        return index;
    478331}
    479332
     
    482335 * Assume zone is locked and is available for deallocation.
    483336 *
    484  * @param zone      Pointer to zone from which the frame is to be freed.
    485  * @param frame_idx Frame index relative to zone.
    486  *
    487  * @return          Number of freed frames.
    488  *
    489  */
    490 NO_TRACE static size_t zone_frame_free(zone_t *zone, size_t frame_idx)
     337 * @param zone  Pointer to zone from which the frame is to be freed.
     338 * @param index Frame index relative to zone.
     339 *
     340 * @return Number of freed frames.
     341 *
     342 */
     343NO_TRACE static size_t zone_frame_free(zone_t *zone, size_t index)
    491344{
    492345        ASSERT(zone->flags & ZONE_AVAILABLE);
    493346       
    494         frame_t *frame = &zone->frames[frame_idx];
    495         size_t size = 0;
    496        
    497         ASSERT(frame->refcount);
     347        frame_t *frame = zone_get_frame(zone, index);
     348       
     349        ASSERT(frame->refcount > 0);
    498350       
    499351        if (!--frame->refcount) {
    500                 size = 1 << frame->buddy_order;
    501                 buddy_system_free(zone->buddy_system, &frame->buddy_link);             
     352                bitmap_set(&zone->bitmap, index, 0);
     353               
    502354                /* Update zone information. */
    503                 zone->free_count += size;
    504                 zone->busy_count -= size;
    505         }
    506        
    507         return size;
    508 }
    509 
    510 /** Return frame from zone. */
    511 NO_TRACE static frame_t *zone_get_frame(zone_t *zone, size_t frame_idx)
    512 {
    513         ASSERT(frame_idx < zone->count);
    514         return &zone->frames[frame_idx];
     355                zone->free_count++;
     356                zone->busy_count--;
     357               
     358                return 1;
     359        }
     360       
     361        return 0;
    515362}
    516363
    517364/** Mark frame in zone unavailable to allocation. */
    518 NO_TRACE static void zone_mark_unavailable(zone_t *zone, size_t frame_idx)
     365NO_TRACE static void zone_mark_unavailable(zone_t *zone, size_t index)
    519366{
    520367        if (!(zone->flags & ZONE_AVAILABLE))
    521368                return;
    522 //      ASSERT(zone->flags & ZONE_AVAILABLE);
    523        
    524         frame_t *frame = zone_get_frame(zone, frame_idx);
    525         if (frame->refcount)
     369       
     370        frame_t *frame = zone_get_frame(zone, index);
     371        if (frame->refcount > 0)
    526372                return;
    527373       
    528         link_t *link __attribute__ ((unused));
    529        
    530         link = buddy_system_alloc_block(zone->buddy_system,
    531             &frame->buddy_link);
    532        
    533         ASSERT(link);
     374        frame->refcount = 1;
     375        bitmap_set_range(&zone->bitmap, index, 1);
     376       
    534377        zone->free_count--;
    535378        reserve_force_alloc(1);
     
    538381/** Merge two zones.
    539382 *
    540  * Expect buddy to point to space at least zone_conf_size large.
    541383 * Assume z1 & z2 are locked and compatible and zones lock is
    542384 * locked.
    543385 *
    544  * @param z1     First zone to merge.
    545  * @param z2     Second zone to merge.
    546  * @param old_z1 Original date of the first zone.
    547  * @param buddy  Merged zone buddy.
     386 * @param z1       First zone to merge.
     387 * @param z2       Second zone to merge.
     388 * @param old_z1   Original data of the first zone.
     389 * @param confdata Merged zone configuration data.
    548390 *
    549391 */
    550392NO_TRACE static void zone_merge_internal(size_t z1, size_t z2, zone_t *old_z1,
    551     buddy_system_t *buddy)
     393    void *confdata)
    552394{
    553395        ASSERT(zones.info[z1].flags & ZONE_AVAILABLE);
     
    564406        zones.info[z1].free_count += zones.info[z2].free_count;
    565407        zones.info[z1].busy_count += zones.info[z2].busy_count;
    566         zones.info[z1].buddy_system = buddy;
    567        
    568         uint8_t order = fnzb(zones.info[z1].count);
    569         buddy_system_create(zones.info[z1].buddy_system, order,
    570             &zone_buddy_system_operations, (void *) &zones.info[z1]);
    571        
    572         zones.info[z1].frames =
    573             (frame_t *) ((uint8_t *) zones.info[z1].buddy_system
    574             + buddy_conf_size(order));
    575        
    576         /* This marks all frames busy */
    577         size_t i;
    578         for (i = 0; i < zones.info[z1].count; i++)
    579                 frame_initialize(&zones.info[z1].frames[i]);
    580        
    581         /* Copy frames from both zones to preserve full frame orders,
    582          * parents etc. Set all free frames with refcount = 0 to 1, because
    583          * we add all free frames to buddy allocator later again, clearing
    584          * order to 0. Don't set busy frames with refcount = 0, as they
    585          * will not be reallocated during merge and it would make later
    586          * problems with allocation/free.
     408       
     409        bitmap_initialize(&zones.info[z1].bitmap, zones.info[z1].count,
     410            confdata + (sizeof(frame_t) * zones.info[z1].count));
     411        bitmap_clear_range(&zones.info[z1].bitmap, 0, zones.info[z1].count);
     412       
     413        zones.info[z1].frames = (frame_t *) confdata;
     414       
     415        /*
     416         * Copy frames and bits from both zones to preserve parents, etc.
    587417         */
    588         for (i = 0; i < old_z1->count; i++)
     418       
     419        for (size_t i = 0; i < old_z1->count; i++) {
     420                bitmap_set(&zones.info[z1].bitmap, i,
     421                    bitmap_get(&old_z1->bitmap, i));
    589422                zones.info[z1].frames[i] = old_z1->frames[i];
    590        
    591         for (i = 0; i < zones.info[z2].count; i++)
    592                 zones.info[z1].frames[base_diff + i]
    593                     = zones.info[z2].frames[i];
    594        
    595         i = 0;
    596         while (i < zones.info[z1].count) {
    597                 if (zones.info[z1].frames[i].refcount) {
    598                         /* Skip busy frames */
    599                         i += 1 << zones.info[z1].frames[i].buddy_order;
    600                 } else {
    601                         /* Free frames, set refcount = 1
    602                          * (all free frames have refcount == 0, we need not
    603                          * to check the order)
    604                          */
    605                         zones.info[z1].frames[i].refcount = 1;
    606                         zones.info[z1].frames[i].buddy_order = 0;
    607                         i++;
    608                 }
    609         }
    610        
    611         /* Add free blocks from the original zone z1 */
    612         while (zone_can_alloc(old_z1, 0)) {
    613                 /* Allocate from the original zone */
    614                 pfn_t frame_idx = zone_frame_alloc(old_z1, 0);
    615                
    616                 /* Free the frame from the merged zone */
    617                 frame_t *frame = &zones.info[z1].frames[frame_idx];
    618                 frame->refcount = 0;
    619                 buddy_system_free(zones.info[z1].buddy_system, &frame->buddy_link);
    620         }
    621        
    622         /* Add free blocks from the original zone z2 */
    623         while (zone_can_alloc(&zones.info[z2], 0)) {
    624                 /* Allocate from the original zone */
    625                 pfn_t frame_idx = zone_frame_alloc(&zones.info[z2], 0);
    626                
    627                 /* Free the frame from the merged zone */
    628                 frame_t *frame = &zones.info[z1].frames[base_diff + frame_idx];
    629                 frame->refcount = 0;
    630                 buddy_system_free(zones.info[z1].buddy_system, &frame->buddy_link);
     423        }
     424       
     425        for (size_t i = 0; i < zones.info[z2].count; i++) {
     426                bitmap_set(&zones.info[z1].bitmap, base_diff + i,
     427                    bitmap_get(&zones.info[z2].bitmap, i));
     428                zones.info[z1].frames[base_diff + i] =
     429                    zones.info[z2].frames[i];
    631430        }
    632431}
     
    651450        size_t cframes = SIZE2FRAMES(zone_conf_size(count));
    652451       
    653         if ((pfn < zones.info[znum].base)
    654             || (pfn >= zones.info[znum].base + zones.info[znum].count))
     452        if ((pfn < zones.info[znum].base) ||
     453            (pfn >= zones.info[znum].base + zones.info[znum].count))
    655454                return;
    656455       
    657         frame_t *frame __attribute__ ((unused));
    658 
    659         frame = &zones.info[znum].frames[pfn - zones.info[znum].base];
    660         ASSERT(!frame->buddy_order);
    661        
    662         size_t i;
    663         for (i = 0; i < cframes; i++) {
    664                 zones.info[znum].busy_count++;
     456        for (size_t i = 0; i < cframes; i++)
    665457                (void) zone_frame_free(&zones.info[znum],
    666458                    pfn - zones.info[znum].base + i);
    667         }
    668 }
    669 
    670 /** Reduce allocated block to count of order 0 frames.
    671  *
    672  * The allocated block needs 2^order frames. Reduce all frames
    673  * in the block to order 0 and free the unneeded frames. This means that
    674  * when freeing the previously allocated block starting with frame_idx,
    675  * you have to free every frame.
    676  *
    677  * @param znum      Zone.
    678  * @param frame_idx Index the first frame of the block.
    679  * @param count     Allocated frames in block.
    680  *
    681  */
    682 NO_TRACE static void zone_reduce_region(size_t znum, pfn_t frame_idx,
    683     size_t count)
    684 {
    685         ASSERT(zones.info[znum].flags & ZONE_AVAILABLE);
    686         ASSERT(frame_idx + count < zones.info[znum].count);
    687        
    688         uint8_t order = zones.info[znum].frames[frame_idx].buddy_order;
    689         ASSERT((size_t) (1 << order) >= count);
    690        
    691         /* Reduce all blocks to order 0 */
    692         size_t i;
    693         for (i = 0; i < (size_t) (1 << order); i++) {
    694                 frame_t *frame = &zones.info[znum].frames[i + frame_idx];
    695                 frame->buddy_order = 0;
    696                 if (!frame->refcount)
    697                         frame->refcount = 1;
    698                 ASSERT(frame->refcount == 1);
    699         }
    700        
    701         /* Free unneeded frames */
    702         for (i = count; i < (size_t) (1 << order); i++)
    703                 (void) zone_frame_free(&zones.info[znum], i + frame_idx);
    704459}
    705460
     
    721476        bool ret = true;
    722477       
    723         /* We can join only 2 zones with none existing inbetween,
     478        /*
     479         * We can join only 2 zones with none existing inbetween,
    724480         * the zones have to be available and with the same
    725481         * set of flags
     
    735491            + zones.info[z2].count));
    736492       
    737         uint8_t order;
    738         if (cframes == 1)
    739                 order = 0;
    740         else
    741                 order = fnzb(cframes - 1) + 1;
    742        
    743493        /* Allocate merged zone data inside one of the zones */
    744494        pfn_t pfn;
    745         if (zone_can_alloc(&zones.info[z1], order)) {
    746                 pfn = zones.info[z1].base + zone_frame_alloc(&zones.info[z1], order);
    747         } else if (zone_can_alloc(&zones.info[z2], order)) {
    748                 pfn = zones.info[z2].base + zone_frame_alloc(&zones.info[z2], order);
     495        if (zone_can_alloc(&zones.info[z1], cframes, 0)) {
     496                pfn = zones.info[z1].base +
     497                    zone_frame_alloc(&zones.info[z1], cframes, 0);
     498        } else if (zone_can_alloc(&zones.info[z2], cframes, 0)) {
     499                pfn = zones.info[z2].base +
     500                    zone_frame_alloc(&zones.info[z2], cframes, 0);
    749501        } else {
    750502                ret = false;
     
    754506        /* Preserve original data from z1 */
    755507        zone_t old_z1 = zones.info[z1];
    756         old_z1.buddy_system->data = (void *) &old_z1;
    757508       
    758509        /* Do zone merging */
    759         buddy_system_t *buddy = (buddy_system_t *) PA2KA(PFN2ADDR(pfn));
    760         zone_merge_internal(z1, z2, &old_z1, buddy);
    761        
    762         /* Free unneeded config frames */
    763         zone_reduce_region(z1, pfn - zones.info[z1].base, cframes);
     510        zone_merge_internal(z1, z2, &old_z1, (void *) PA2KA(PFN2ADDR(pfn)));
    764511       
    765512        /* Subtract zone information from busy frames */
     
    774521       
    775522        /* Move zones down */
    776         size_t i;
    777         for (i = z2 + 1; i < zones.count; i++) {
     523        for (size_t i = z2 + 1; i < zones.count; i++)
    778524                zones.info[i - 1] = zones.info[i];
    779                 if (zones.info[i - 1].buddy_system != NULL)
    780                         zones.info[i - 1].buddy_system->data =
    781                             (void *) &zones.info[i - 1];
    782         }
    783525       
    784526        zones.count--;
     
    799541void zone_merge_all(void)
    800542{
    801         size_t i = 0;
     543        size_t i = 1;
     544       
    802545        while (i < zones.count) {
    803                 if (!zone_merge(i, i + 1))
     546                if (!zone_merge(i - 1, i))
    804547                        i++;
    805548        }
     
    808551/** Create new frame zone.
    809552 *
    810  * @param zone  Zone to construct.
    811  * @param buddy Address of buddy system configuration information.
    812  * @param start Physical address of the first frame within the zone.
    813  * @param count Count of frames in zone.
    814  * @param flags Zone flags.
     553 * @param zone     Zone to construct.
     554 * @param start    Physical address of the first frame within the zone.
     555 * @param count    Count of frames in zone.
     556 * @param flags    Zone flags.
     557 * @param confdata Configuration data of the zone.
    815558 *
    816559 * @return Initialized zone.
    817560 *
    818561 */
    819 NO_TRACE static void zone_construct(zone_t *zone, buddy_system_t *buddy,
    820     pfn_t start, size_t count, zone_flags_t flags)
     562NO_TRACE static void zone_construct(zone_t *zone, pfn_t start, size_t count,
     563    zone_flags_t flags, void *confdata)
    821564{
    822565        zone->base = start;
     
    825568        zone->free_count = count;
    826569        zone->busy_count = 0;
    827         zone->buddy_system = buddy;
    828570       
    829571        if (flags & ZONE_AVAILABLE) {
    830572                /*
    831                  * Compute order for buddy system and initialize
     573                 * Initialize frame bitmap (located after the array of
     574                 * frame_t structures in the configuration space).
    832575                 */
    833                 uint8_t order = fnzb(count);
    834                 buddy_system_create(zone->buddy_system, order,
    835                     &zone_buddy_system_operations, (void *) zone);
    836                
    837                 /* Allocate frames _after_ the confframe */
    838                
    839                 /* Check sizes */
    840                 zone->frames = (frame_t *) ((uint8_t *) zone->buddy_system +
    841                     buddy_conf_size(order));
    842                
    843                 size_t i;
    844                 for (i = 0; i < count; i++)
     576               
     577                bitmap_initialize(&zone->bitmap, count, confdata +
     578                    (sizeof(frame_t) * count));
     579                bitmap_clear_range(&zone->bitmap, 0, count);
     580               
     581                /*
     582                 * Initialize the array of frame_t structures.
     583                 */
     584               
     585                zone->frames = (frame_t *) confdata;
     586               
     587                for (size_t i = 0; i < count; i++)
    845588                        frame_initialize(&zone->frames[i]);
    846                
    847                 /* Stuffing frames */
    848                 for (i = 0; i < count; i++) {
    849                         zone->frames[i].refcount = 0;
    850                         buddy_system_free(zone->buddy_system, &zone->frames[i].buddy_link);
    851                 }
    852         } else
     589        } else {
     590                bitmap_initialize(&zone->bitmap, 0, NULL);
    853591                zone->frames = NULL;
     592        }
    854593}
    855594
     
    863602size_t zone_conf_size(size_t count)
    864603{
    865         return (count * sizeof(frame_t) + buddy_conf_size(fnzb(count)));
     604        return (count * sizeof(frame_t) + bitmap_size(count));
    866605}
    867606
     
    869608pfn_t zone_external_conf_alloc(size_t count)
    870609{
    871         size_t size = zone_conf_size(count);
    872         size_t order = ispwr2(size) ? fnzb(size) : (fnzb(size) + 1);
    873 
    874         return ADDR2PFN((uintptr_t) frame_alloc(order - FRAME_WIDTH,
    875             FRAME_LOWMEM | FRAME_ATOMIC, 0));
     610        size_t frames = SIZE2FRAMES(zone_conf_size(count));
     611       
     612        return ADDR2PFN((uintptr_t)
     613            frame_alloc(frames, FRAME_LOWMEM | FRAME_ATOMIC, 0));
    876614}
    877615
     
    881619 * @param count     Size of zone in frames.
    882620 * @param confframe Where configuration frames are supposed to be.
    883  *                  Automatically checks, that we will not disturb the
     621 *                  Automatically checks that we will not disturb the
    884622 *                  kernel and possibly init. If confframe is given
    885623 *                  _outside_ this zone, it is expected, that the area is
     
    898636       
    899637        if (flags & ZONE_AVAILABLE) {  /* Create available zone */
    900                 /* Theoretically we could have NULL here, practically make sure
     638                /*
     639                 * Theoretically we could have NULL here, practically make sure
    901640                 * nobody tries to do that. If some platform requires, remove
    902641                 * the assert
    903642                 */
    904643                ASSERT(confframe != ADDR2PFN((uintptr_t ) NULL));
    905 
     644               
    906645                /* Update the known end of physical memory. */
    907646                config.physmem_end = max(config.physmem_end, PFN2ADDR(start + count));
    908647               
    909                 /* If confframe is supposed to be inside our zone, then make sure
     648                /*
     649                 * If confframe is supposed to be inside our zone, then make sure
    910650                 * it does not span kernel & init
    911651                 */
    912652                size_t confcount = SIZE2FRAMES(zone_conf_size(count));
     653               
    913654                if ((confframe >= start) && (confframe < start + count)) {
    914655                        for (; confframe < start + count; confframe++) {
     
    923664                               
    924665                                bool overlap = false;
    925                                 size_t i;
    926                                 for (i = 0; i < init.cnt; i++)
     666                                for (size_t i = 0; i < init.cnt; i++) {
    927667                                        if (overlaps(addr, PFN2ADDR(confcount),
    928668                                            init.tasks[i].paddr,
     
    931671                                                break;
    932672                                        }
     673                                }
     674                               
    933675                                if (overlap)
    934676                                        continue;
     
    937679                        }
    938680                       
    939                         if (confframe >= start + count) {
    940                                 flags &= ~ZONE_AVAILABLE;
    941                                 goto nonavail;
    942 //                              panic("Cannot find configuration data for zone.");
    943                         }
     681                        if (confframe >= start + count)
     682                                panic("Cannot find configuration data for zone.");
    944683                }
    945684               
     
    950689                }
    951690               
    952                 buddy_system_t *buddy = (buddy_system_t *) PA2KA(PFN2ADDR(confframe));
    953                 zone_construct(&zones.info[znum], buddy, start, count, flags);
     691                void *confdata = (void *) PA2KA(PFN2ADDR(confframe));
     692                zone_construct(&zones.info[znum], start, count, flags, confdata);
    954693               
    955694                /* If confdata in zone, mark as unavailable */
    956695                if ((confframe >= start) && (confframe < start + count)) {
    957                         size_t i;
    958                         for (i = confframe; i < confframe + confcount; i++)
     696                        for (size_t i = confframe; i < confframe + confcount; i++)
    959697                                zone_mark_unavailable(&zones.info[znum],
    960698                                    i - zones.info[znum].base);
     
    965703                return znum;
    966704        }
    967 nonavail:
    968         (void)0; // label trick
     705       
    969706        /* Non-available zone */
    970707        size_t znum = zones_insert_zone(start, count, flags);
     
    973710                return (size_t) -1;
    974711        }
    975         zone_construct(&zones.info[znum], NULL, start, count, flags);
     712       
     713        zone_construct(&zones.info[znum], start, count, flags, NULL);
    976714       
    977715        irq_spinlock_unlock(&zones.lock, true);
     
    1015753}
    1016754
    1017 /** Allocate power-of-two frames of physical memory.
    1018  *
    1019  * @param order Allocate exactly 2^order frames.
    1020  * @param flags Flags for host zone selection and address processing.
    1021  * @param pzone Preferred zone.
     755/** Allocate frames of physical memory.
     756 *
     757 * @param count      Number of continuous frames to allocate.
     758 * @param flags      Flags for host zone selection and address processing.
     759 * @param constraint Indication of physical address bits that cannot be
     760 *                   set in the address of the first allocated frame.
     761 * @param pzone      Preferred zone.
    1022762 *
    1023763 * @return Physical address of the allocated frame.
    1024764 *
    1025765 */
    1026 uintptr_t frame_alloc_generic(uint8_t order, frame_flags_t flags,
     766uintptr_t frame_alloc_generic(size_t count, frame_flags_t flags,
    1027767    uintptr_t constraint, size_t *pzone)
    1028768{
    1029         size_t size = ((size_t) 1) << order;
     769        ASSERT(count > 0);
     770       
    1030771        size_t hint = pzone ? (*pzone) : 0;
     772        pfn_t frame_constraint = ADDR2PFN(constraint);
    1031773       
    1032774        /*
    1033775         * If not told otherwise, we must first reserve the memory.
    1034776         */
    1035         if (!(flags & FRAME_NO_RESERVE)) 
    1036                 reserve_force_alloc(size);
    1037 
     777        if (!(flags & FRAME_NO_RESERVE))
     778                reserve_force_alloc(count);
     779       
    1038780loop:
    1039781        irq_spinlock_lock(&zones.lock, true);
     
    1042784         * First, find suitable frame zone.
    1043785         */
    1044         size_t znum = find_free_zone(order,
    1045             FRAME_TO_ZONE_FLAGS(flags), hint);
    1046        
    1047         /* If no memory, reclaim some slab memory,
    1048            if it does not help, reclaim all */
     786        size_t znum = find_free_zone(count, FRAME_TO_ZONE_FLAGS(flags),
     787            frame_constraint, hint);
     788       
     789        /*
     790         * If no memory, reclaim some slab memory,
     791         * if it does not help, reclaim all.
     792         */
    1049793        if ((znum == (size_t) -1) && (!(flags & FRAME_NO_RECLAIM))) {
    1050794                irq_spinlock_unlock(&zones.lock, true);
     
    1053797               
    1054798                if (freed > 0)
    1055                         znum = find_free_zone(order,
    1056                             FRAME_TO_ZONE_FLAGS(flags), hint);
     799                        znum = find_free_zone(count, FRAME_TO_ZONE_FLAGS(flags),
     800                            frame_constraint, hint);
    1057801               
    1058802                if (znum == (size_t) -1) {
     
    1062806                       
    1063807                        if (freed > 0)
    1064                                 znum = find_free_zone(order,
    1065                                     FRAME_TO_ZONE_FLAGS(flags), hint);
     808                                znum = find_free_zone(count, FRAME_TO_ZONE_FLAGS(flags),
     809                                    frame_constraint, hint);
    1066810                }
    1067811        }
     
    1070814                if (flags & FRAME_ATOMIC) {
    1071815                        irq_spinlock_unlock(&zones.lock, true);
     816                       
    1072817                        if (!(flags & FRAME_NO_RESERVE))
    1073                                 reserve_free(size);
     818                                reserve_free(count);
     819                       
    1074820                        return 0;
    1075821                }
     
    1082828               
    1083829                if (!THREAD)
    1084                         panic("Cannot wait for memory to become available.");
     830                        panic("Cannot wait for %zu frames to become available "
     831                            "(%zu available).", count, avail);
    1085832               
    1086833                /*
     
    1089836               
    1090837#ifdef CONFIG_DEBUG
    1091                 printf("Thread %" PRIu64 " waiting for %zu frames, "
    1092                     "%zu available.\n", THREAD->tid, size, avail);
     838                printf("Thread %" PRIu64 " waiting for %zu frames "
     839                    "(%zu available).\n", THREAD->tid, count, avail);
    1093840#endif
    1094841               
    1095842                /*
    1096                  * Since the mem_avail_mtx is an active mutex, we need to disable interrupts
    1097                  * to prevent deadlock with TLB shootdown.
     843                 * Since the mem_avail_mtx is an active mutex, we need to
     844                 * disable interrupts to prevent deadlock with TLB shootdown.
    1098845                 */
    1099846                ipl_t ipl = interrupts_disable();
     
    1101848               
    1102849                if (mem_avail_req > 0)
    1103                         mem_avail_req = min(mem_avail_req, size);
     850                        mem_avail_req = min(mem_avail_req, count);
    1104851                else
    1105                         mem_avail_req = size;
     852                        mem_avail_req = count;
     853               
    1106854                size_t gen = mem_avail_gen;
    1107855               
     
    1119867        }
    1120868       
    1121         pfn_t pfn = zone_frame_alloc(&zones.info[znum], order)
    1122             + zones.info[znum].base;
     869        pfn_t pfn = zone_frame_alloc(&zones.info[znum], count,
     870            frame_constraint) + zones.info[znum].base;
    1123871       
    1124872        irq_spinlock_unlock(&zones.lock, true);
     
    1130878}
    1131879
    1132 uintptr_t frame_alloc(uint8_t order, frame_flags_t flags, uintptr_t constraint)
    1133 {
    1134         return frame_alloc_generic(order, flags, constraint, NULL);
    1135 }
    1136 
    1137 uintptr_t frame_alloc_noreserve(uint8_t order, frame_flags_t flags,
     880uintptr_t frame_alloc(size_t count, frame_flags_t flags, uintptr_t constraint)
     881{
     882        return frame_alloc_generic(count, flags, constraint, NULL);
     883}
     884
     885uintptr_t frame_alloc_noreserve(size_t count, frame_flags_t flags,
    1138886    uintptr_t constraint)
    1139887{
    1140         return frame_alloc_generic(order, flags | FRAME_NO_RESERVE, constraint,
     888        return frame_alloc_generic(count, flags | FRAME_NO_RESERVE, constraint,
    1141889            NULL);
    1142890}
    1143891
    1144 /** Free a frame.
    1145  *
    1146  * Find respective frame structure for supplied physical frame address.
    1147  * Decrement frame reference count. If it drops to zero, move the frame
    1148  * structure to free list.
    1149  *
    1150  * @param frame Physical Address of of the frame to be freed.
     892/** Free frames of physical memory.
     893 *
     894 * Find respective frame structures for supplied physical frames.
     895 * Decrement each frame reference count. If it drops to zero, mark
     896 * the frames as available.
     897 *
     898 * @param start Physical Address of the first frame to be freed.
     899 * @param count Number of frames to free.
    1151900 * @param flags Flags to control memory reservation.
    1152901 *
    1153902 */
    1154 void frame_free_generic(uintptr_t frame, frame_flags_t flags)
    1155 {
    1156         size_t size;
     903void frame_free_generic(uintptr_t start, size_t count, frame_flags_t flags)
     904{
     905        size_t freed = 0;
    1157906       
    1158907        irq_spinlock_lock(&zones.lock, true);
    1159908       
    1160         /*
    1161          * First, find host frame zone for addr.
    1162          */
    1163         pfn_t pfn = ADDR2PFN(frame);
    1164         size_t znum = find_zone(pfn, 1, 0);
    1165 
    1166         ASSERT(znum != (size_t) -1);
    1167        
    1168         size = zone_frame_free(&zones.info[znum], pfn - zones.info[znum].base);
     909        for (size_t i = 0; i < count; i++) {
     910                /*
     911                 * First, find host frame zone for addr.
     912                 */
     913                pfn_t pfn = ADDR2PFN(start) + i;
     914                size_t znum = find_zone(pfn, 1, 0);
     915               
     916                ASSERT(znum != (size_t) -1);
     917               
     918                freed += zone_frame_free(&zones.info[znum],
     919                    pfn - zones.info[znum].base);
     920        }
    1169921       
    1170922        irq_spinlock_unlock(&zones.lock, true);
     
    1172924        /*
    1173925         * Signal that some memory has been freed.
     926         * Since the mem_avail_mtx is an active mutex,
     927         * we need to disable interruptsto prevent deadlock
     928         * with TLB shootdown.
    1174929         */
    1175 
    1176        
    1177         /*
    1178          * Since the mem_avail_mtx is an active mutex, we need to disable interrupts
    1179          * to prevent deadlock with TLB shootdown.
    1180          */
     930       
    1181931        ipl_t ipl = interrupts_disable();
    1182932        mutex_lock(&mem_avail_mtx);
     933       
    1183934        if (mem_avail_req > 0)
    1184                 mem_avail_req -= min(mem_avail_req, size);
     935                mem_avail_req -= min(mem_avail_req, freed);
    1185936       
    1186937        if (mem_avail_req == 0) {
     
    1188939                condvar_broadcast(&mem_avail_cv);
    1189940        }
     941       
    1190942        mutex_unlock(&mem_avail_mtx);
    1191943        interrupts_restore(ipl);
    1192944       
    1193945        if (!(flags & FRAME_NO_RESERVE))
    1194                 reserve_free(size);
    1195 }
    1196 
    1197 void frame_free(uintptr_t frame)
    1198 {
    1199         frame_free_generic(frame, 0);
    1200 }
    1201 
    1202 void frame_free_noreserve(uintptr_t frame)
    1203 {
    1204         frame_free_generic(frame, FRAME_NO_RESERVE);
     946                reserve_free(freed);
     947}
     948
     949void frame_free(uintptr_t frame, size_t count)
     950{
     951        frame_free_generic(frame, count, 0);
     952}
     953
     954void frame_free_noreserve(uintptr_t frame, size_t count)
     955{
     956        frame_free_generic(frame, count, FRAME_NO_RESERVE);
    1205957}
    1206958
     
    1236988        irq_spinlock_lock(&zones.lock, true);
    1237989       
    1238         size_t i;
    1239         for (i = 0; i < count; i++) {
     990        for (size_t i = 0; i < count; i++) {
    1240991                size_t znum = find_zone(start + i, 1, 0);
     992               
    1241993                if (znum == (size_t) -1)  /* PFN not found */
    1242994                        continue;
     
    12631015        /* Tell the architecture to create some memory */
    12641016        frame_low_arch_init();
     1017       
    12651018        if (config.cpu_active == 1) {
    12661019                frame_mark_unavailable(ADDR2PFN(KA2PA(config.base)),
     
    12691022                    SIZE2FRAMES(config.stack_size));
    12701023               
    1271                 size_t i;
    1272                 for (i = 0; i < init.cnt; i++) {
    1273                         pfn_t pfn = ADDR2PFN(init.tasks[i].paddr);
    1274                         frame_mark_unavailable(pfn,
     1024                for (size_t i = 0; i < init.cnt; i++)
     1025                        frame_mark_unavailable(ADDR2PFN(init.tasks[i].paddr),
    12751026                            SIZE2FRAMES(init.tasks[i].size));
    1276                 }
    12771027               
    12781028                if (ballocs.size)
     
    12801030                            SIZE2FRAMES(ballocs.size));
    12811031               
    1282                 /* Black list first frame, as allocating NULL would
     1032                /*
     1033                 * Blacklist first frame, as allocating NULL would
    12831034                 * fail in some places
    12841035                 */
    12851036                frame_mark_unavailable(0, 1);
    12861037        }
     1038       
    12871039        frame_high_arch_init();
    12881040}
     
    12901042/** Adjust bounds of physical memory region according to low/high memory split.
    12911043 *
    1292  * @param low[in]       If true, the adjustment is performed to make the region
    1293  *                      fit in the low memory. Otherwise the adjustment is
    1294  *                      performed to make the region fit in the high memory.
    1295  * @param basep[inout]  Pointer to a variable which contains the region's base
    1296  *                      address and which may receive the adjusted base address.
    1297  * @param sizep[inout]  Pointer to a variable which contains the region's size
    1298  *                      and which may receive the adjusted size.
    1299  * @retun               True if the region still exists even after the
    1300  *                      adjustment, false otherwise.
     1044 * @param low[in]      If true, the adjustment is performed to make the region
     1045 *                     fit in the low memory. Otherwise the adjustment is
     1046 *                     performed to make the region fit in the high memory.
     1047 * @param basep[inout] Pointer to a variable which contains the region's base
     1048 *                     address and which may receive the adjusted base address.
     1049 * @param sizep[inout] Pointer to a variable which contains the region's size
     1050 *                     and which may receive the adjusted size.
     1051 *
     1052 * @return True if the region still exists even after the adjustment.
     1053 * @return False otherwise.
     1054 *
    13011055 */
    13021056bool frame_adjust_zone_bounds(bool low, uintptr_t *basep, size_t *sizep)
    13031057{
    13041058        uintptr_t limit = KA2PA(config.identity_base) + config.identity_size;
    1305 
     1059       
    13061060        if (low) {
    13071061                if (*basep > limit)
    13081062                        return false;
     1063               
    13091064                if (*basep + *sizep > limit)
    13101065                        *sizep = limit - *basep;
     
    13121067                if (*basep + *sizep <= limit)
    13131068                        return false;
     1069               
    13141070                if (*basep <= limit) {
    13151071                        *sizep -= limit - *basep;
     
    13171073                }
    13181074        }
     1075       
    13191076        return true;
    13201077}
     
    13281085       
    13291086        uint64_t total = 0;
    1330         size_t i;
    1331         for (i = 0; i < zones.count; i++)
     1087       
     1088        for (size_t i = 0; i < zones.count; i++)
    13321089                total += (uint64_t) FRAMES2SIZE(zones.info[i].count);
    13331090       
     
    13521109        *free = 0;
    13531110       
    1354         size_t i;
    1355         for (i = 0; i < zones.count; i++) {
     1111        for (size_t i = 0; i < zones.count; i++) {
    13561112                *total += (uint64_t) FRAMES2SIZE(zones.info[i].count);
    13571113               
     
    13901146         */
    13911147       
    1392         size_t i;
    1393         for (i = 0;; i++) {
     1148        for (size_t i = 0;; i++) {
    13941149                irq_spinlock_lock(&zones.lock, true);
    13951150               
     
    14441199        size_t znum = (size_t) -1;
    14451200       
    1446         size_t i;
    1447         for (i = 0; i < zones.count; i++) {
     1201        for (size_t i = 0; i < zones.count; i++) {
    14481202                if ((i == num) || (PFN2ADDR(zones.info[i].base) == num)) {
    14491203                        znum = i;
     
    14581212        }
    14591213       
    1460         uintptr_t base = PFN2ADDR(zones.info[i].base);
    1461         zone_flags_t flags = zones.info[i].flags;
    1462         size_t count = zones.info[i].count;
    1463         size_t free_count = zones.info[i].free_count;
    1464         size_t busy_count = zones.info[i].busy_count;
     1214        uintptr_t base = PFN2ADDR(zones.info[znum].base);
     1215        zone_flags_t flags = zones.info[znum].flags;
     1216        size_t count = zones.info[znum].count;
     1217        size_t free_count = zones.info[znum].free_count;
     1218        size_t busy_count = zones.info[znum].busy_count;
    14651219       
    14661220        irq_spinlock_unlock(&zones.lock, true);
Note: See TracChangeset for help on using the changeset viewer.