Quelle  alloc.c   Sprache: C

/*
 * Copyright (c) 2006, 2007 Cisco Systems, Inc.  All rights reserved.
 * Copyright (c) 2007, 2008 Mellanox Technologies. All rights reserved.
 *
 * This software is available to you under a choice of one of two
 * licenses.  You may choose to be licensed under the terms of the GNU
 * General Public License (GPL) Version 2, available from the file
 * COPYING in the main directory of this source tree, or the
 * OpenIB.org BSD license below:
 *
 *     Redistribution and use in source and binary forms, with or
 *     without modification, are permitted provided that the following
 *     conditions are met:
 *
 *      - Redistributions of source code must retain the above
 *        copyright notice, this list of conditions and the following
 *        disclaimer.
 *
 *      - Redistributions in binary form must reproduce the above
 *        copyright notice, this list of conditions and the following
 *        disclaimer in the documentation and/or other materials
 *        provided with the distribution.
 *
 * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
 * EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
 * MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
 * NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS
 * BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN
 * ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
 * CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
 * SOFTWARE.
 */

#include <linux/errno.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/export.h>
#include <linux/bitmap.h>
#include <linux/dma-mapping.h>
#include <linux/vmalloc.h>

#include "mlx4.h"

u32 mlx4_bitmap_alloc(struct mlx4_bitmap *bitmap)
{
 u32 obj;

 spin_lock(&bitmap->lock);

 obj = find_next_zero_bit(bitmap->table, bitmap->max, bitmap->last);
 if (obj >= bitmap->max) {
  bitmap->top = (bitmap->top + bitmap->max + bitmap->reserved_top)
    & bitmap->mask;
  obj = find_first_zero_bit(bitmap->table, bitmap->max);
 }

 if (obj < bitmap->max) {
  set_bit(obj, bitmap->table);
  bitmap->last = (obj + 1);
  if (bitmap->last == bitmap->max)
   bitmap->last = 0;
  obj |= bitmap->top;
 } else
  obj = -1;

 if (obj != -1)
  --bitmap->avail;

 spin_unlock(&bitmap->lock);

 return obj;
}

void mlx4_bitmap_free(struct mlx4_bitmap *bitmap, u32 obj, int use_rr)
{
 mlx4_bitmap_free_range(bitmap, obj, 1, use_rr);
}

static unsigned long find_aligned_range(unsigned long *bitmap,
     u32 start, u32 nbits,
     int len, int align, u32 skip_mask)
{
 unsigned long end, i;

again:
 start = ALIGN(start, align);

 while ((start < nbits) && (test_bit(start, bitmap) ||
       (start & skip_mask)))
  start += align;

 if (start >= nbits)
  return -1;

 end = start+len;
 if (end > nbits)
  return -1;

 for (i = start + 1; i < end; i++) {
  if (test_bit(i, bitmap) || ((u32)i & skip_mask)) {
   start = i + 1;
   goto again;
  }
 }

 return start;
}

u32 mlx4_bitmap_alloc_range(struct mlx4_bitmap *bitmap, int cnt,
       int align, u32 skip_mask)
{
 u32 obj;

 if (likely(cnt == 1 && align == 1 && !skip_mask))
  return mlx4_bitmap_alloc(bitmap);

 spin_lock(&bitmap->lock);

 obj = find_aligned_range(bitmap->table, bitmap->last,
     bitmap->max, cnt, align, skip_mask);
 if (obj >= bitmap->max) {
  bitmap->top = (bitmap->top + bitmap->max + bitmap->reserved_top)
    & bitmap->mask;
  obj = find_aligned_range(bitmap->table, 0, bitmap->max,
      cnt, align, skip_mask);
 }

 if (obj < bitmap->max) {
  bitmap_set(bitmap->table, obj, cnt);
  if (obj == bitmap->last) {
   bitmap->last = (obj + cnt);
   if (bitmap->last >= bitmap->max)
    bitmap->last = 0;
  }
  obj |= bitmap->top;
 } else
  obj = -1;

 if (obj != -1)
  bitmap->avail -= cnt;

 spin_unlock(&bitmap->lock);

 return obj;
}

u32 mlx4_bitmap_avail(struct mlx4_bitmap *bitmap)
{
 return bitmap->avail;
}

static u32 mlx4_bitmap_masked_value(struct mlx4_bitmap *bitmap, u32 obj)
{
 return obj & (bitmap->max + bitmap->reserved_top - 1);
}

void mlx4_bitmap_free_range(struct mlx4_bitmap *bitmap, u32 obj, int cnt,
       int use_rr)
{
 obj &= bitmap->max + bitmap->reserved_top - 1;

 spin_lock(&bitmap->lock);
 if (!use_rr) {
  bitmap->last = min(bitmap->last, obj);
  bitmap->top = (bitmap->top + bitmap->max + bitmap->reserved_top)
    & bitmap->mask;
 }
 bitmap_clear(bitmap->table, obj, cnt);
 bitmap->avail += cnt;
 spin_unlock(&bitmap->lock);
}

int mlx4_bitmap_init(struct mlx4_bitmap *bitmap, u32 num, u32 mask,
       u32 reserved_bot, u32 reserved_top)
{
 /* num must be a power of 2 */
 if (num != roundup_pow_of_two(num))
  return -EINVAL;

 bitmap->last = 0;
 bitmap->top  = 0;
 bitmap->max  = num - reserved_top;
 bitmap->mask = mask;
 bitmap->reserved_top = reserved_top;
 bitmap->avail = num - reserved_top - reserved_bot;
 bitmap->effective_len = bitmap->avail;
 spin_lock_init(&bitmap->lock);
 bitmap->table = bitmap_zalloc(bitmap->max, GFP_KERNEL);
 if (!bitmap->table)
  return -ENOMEM;

 bitmap_set(bitmap->table, 0, reserved_bot);

 return 0;
}

void mlx4_bitmap_cleanup(struct mlx4_bitmap *bitmap)
{
 bitmap_free(bitmap->table);
}

struct mlx4_zone_allocator {
 struct list_head  entries;
 struct list_head  prios;
 u32    last_uid;
 u32    mask;
 /* protect the zone_allocator from concurrent accesses */
 spinlock_t   lock;
 enum mlx4_zone_alloc_flags flags;
};

struct mlx4_zone_entry {
 struct list_head  list;
 struct list_head  prio_list;
 u32    uid;
 struct mlx4_zone_allocator *allocator;
 struct mlx4_bitmap  *bitmap;
 int    use_rr;
 int    priority;
 int    offset;
 enum mlx4_zone_flags  flags;
};

struct mlx4_zone_allocator *mlx4_zone_allocator_create(enum mlx4_zone_alloc_flags flags)
{
 struct mlx4_zone_allocator *zones = kmalloc(sizeof(*zones), GFP_KERNEL);

 if (NULL == zones)
  return NULL;

 INIT_LIST_HEAD(&zones->entries);
 INIT_LIST_HEAD(&zones->prios);
 spin_lock_init(&zones->lock);
 zones->last_uid = 0;
 zones->mask = 0;
 zones->flags = flags;

 return zones;
}

int mlx4_zone_add_one(struct mlx4_zone_allocator *zone_alloc,
        struct mlx4_bitmap *bitmap,
        u32 flags,
        int priority,
        int offset,
        u32 *puid)
{
 u32 mask = mlx4_bitmap_masked_value(bitmap, (u32)-1);
 struct mlx4_zone_entry *it;
 struct mlx4_zone_entry *zone = kmalloc(sizeof(*zone), GFP_KERNEL);

 if (NULL == zone)
  return -ENOMEM;

 zone->flags = flags;
 zone->bitmap = bitmap;
 zone->use_rr = (flags & MLX4_ZONE_USE_RR) ? MLX4_USE_RR : 0;
 zone->priority = priority;
 zone->offset = offset;

 spin_lock(&zone_alloc->lock);

 zone->uid = zone_alloc->last_uid++;
 zone->allocator = zone_alloc;

 if (zone_alloc->mask < mask)
  zone_alloc->mask = mask;

 list_for_each_entry(it, &zone_alloc->prios, prio_list)
  if (it->priority >= priority)
   break;

 if (&it->prio_list == &zone_alloc->prios || it->priority > priority)
  list_add_tail(&zone->prio_list, &it->prio_list);
 list_add_tail(&zone->list, &it->list);

 spin_unlock(&zone_alloc->lock);

 *puid = zone->uid;

 return 0;
}

/* Should be called under a lock */
static void __mlx4_zone_remove_one_entry(struct mlx4_zone_entry *entry)
{
 struct mlx4_zone_allocator *zone_alloc = entry->allocator;

 if (!list_empty(&entry->prio_list)) {
  /* Check if we need to add an alternative node to the prio list */
  if (!list_is_last(&entry->list, &zone_alloc->entries)) {
   struct mlx4_zone_entry *next = list_first_entry(&entry->list,
         typeof(*next),
         list);

   if (next->priority == entry->priority)
    list_add_tail(&next->prio_list, &entry->prio_list);
  }

  list_del(&entry->prio_list);
 }

 list_del(&entry->list);

 if (zone_alloc->flags & MLX4_ZONE_ALLOC_FLAGS_NO_OVERLAP) {
  u32 mask = 0;
  struct mlx4_zone_entry *it;

  list_for_each_entry(it, &zone_alloc->prios, prio_list) {
   u32 cur_mask = mlx4_bitmap_masked_value(it->bitmap, (u32)-1);

   if (mask < cur_mask)
    mask = cur_mask;
  }
  zone_alloc->mask = mask;
 }
}

void mlx4_zone_allocator_destroy(struct mlx4_zone_allocator *zone_alloc)
{
 struct mlx4_zone_entry *zone, *tmp;

 spin_lock(&zone_alloc->lock);

 list_for_each_entry_safe(zone, tmp, &zone_alloc->entries, list) {
  list_del(&zone->list);
  list_del(&zone->prio_list);
  kfree(zone);
 }

 spin_unlock(&zone_alloc->lock);
 kfree(zone_alloc);
}

/* Should be called under a lock */
static u32 __mlx4_alloc_from_zone(struct mlx4_zone_entry *zone, int count,
      int align, u32 skip_mask, u32 *puid)
{
 u32 uid = 0;
 u32 res;
 struct mlx4_zone_allocator *zone_alloc = zone->allocator;
 struct mlx4_zone_entry *curr_node;

 res = mlx4_bitmap_alloc_range(zone->bitmap, count,
          align, skip_mask);

 if (res != (u32)-1) {
  res += zone->offset;
  uid = zone->uid;
  goto out;
 }

 list_for_each_entry(curr_node, &zone_alloc->prios, prio_list) {
  if (unlikely(curr_node->priority == zone->priority))
   break;
 }

 if (zone->flags & MLX4_ZONE_ALLOW_ALLOC_FROM_LOWER_PRIO) {
  struct mlx4_zone_entry *it = curr_node;

  list_for_each_entry_continue_reverse(it, &zone_alloc->entries, list) {
   res = mlx4_bitmap_alloc_range(it->bitmap, count,
            align, skip_mask);
   if (res != (u32)-1) {
    res += it->offset;
    uid = it->uid;
    goto out;
   }
  }
 }

 if (zone->flags & MLX4_ZONE_ALLOW_ALLOC_FROM_EQ_PRIO) {
  struct mlx4_zone_entry *it = curr_node;

  list_for_each_entry_from(it, &zone_alloc->entries, list) {
   if (unlikely(it == zone))
    continue;

   if (unlikely(it->priority != curr_node->priority))
    break;

   res = mlx4_bitmap_alloc_range(it->bitmap, count,
            align, skip_mask);
   if (res != (u32)-1) {
    res += it->offset;
    uid = it->uid;
    goto out;
   }
  }
 }

 if (zone->flags & MLX4_ZONE_FALLBACK_TO_HIGHER_PRIO) {
  if (list_is_last(&curr_node->prio_list, &zone_alloc->prios))
   goto out;

  curr_node = list_first_entry(&curr_node->prio_list,
          typeof(*curr_node),
          prio_list);

  list_for_each_entry_from(curr_node, &zone_alloc->entries, list) {
   res = mlx4_bitmap_alloc_range(curr_node->bitmap, count,
            align, skip_mask);
   if (res != (u32)-1) {
    res += curr_node->offset;
    uid = curr_node->uid;
    goto out;
   }
  }
 }

out:
 if (NULL != puid && res != (u32)-1)
  *puid = uid;
 return res;
}

/* Should be called under a lock */
static void __mlx4_free_from_zone(struct mlx4_zone_entry *zone, u32 obj,
      u32 count)
{
 mlx4_bitmap_free_range(zone->bitmap, obj - zone->offset, count, zone->use_rr);
}

/* Should be called under a lock */
static struct mlx4_zone_entry *__mlx4_find_zone_by_uid(
  struct mlx4_zone_allocator *zones, u32 uid)
{
 struct mlx4_zone_entry *zone;

 list_for_each_entry(zone, &zones->entries, list) {
  if (zone->uid == uid)
   return zone;
 }

 return NULL;
}

struct mlx4_bitmap *mlx4_zone_get_bitmap(struct mlx4_zone_allocator *zones, u32 uid)
{
 struct mlx4_zone_entry *zone;
 struct mlx4_bitmap *bitmap;

 spin_lock(&zones->lock);

 zone = __mlx4_find_zone_by_uid(zones, uid);

 bitmap = zone == NULL ? NULL : zone->bitmap;

 spin_unlock(&zones->lock);

 return bitmap;
}

int mlx4_zone_remove_one(struct mlx4_zone_allocator *zones, u32 uid)
{
 struct mlx4_zone_entry *zone;
 int res = 0;

 spin_lock(&zones->lock);

 zone = __mlx4_find_zone_by_uid(zones, uid);

 if (NULL == zone) {
  res = -1;
  goto out;
 }

 __mlx4_zone_remove_one_entry(zone);

out:
 spin_unlock(&zones->lock);
 kfree(zone);

 return res;
}

/* Should be called under a lock */
static struct mlx4_zone_entry *__mlx4_find_zone_by_uid_unique(
  struct mlx4_zone_allocator *zones, u32 obj)
{
 struct mlx4_zone_entry *zone, *zone_candidate = NULL;
 u32 dist = (u32)-1;

 /* Search for the smallest zone that this obj could be
 * allocated from. This is done in order to handle
 * situations when small bitmaps are allocated from bigger
 * bitmaps (and the allocated space is marked as reserved in
 * the bigger bitmap.
 */
 list_for_each_entry(zone, &zones->entries, list) {
  if (obj >= zone->offset) {
   u32 mobj = (obj - zone->offset) & zones->mask;

   if (mobj < zone->bitmap->max) {
    u32 curr_dist = zone->bitmap->effective_len;

    if (curr_dist < dist) {
     dist = curr_dist;
     zone_candidate = zone;
    }
   }
  }
 }

 return zone_candidate;
}

u32 mlx4_zone_alloc_entries(struct mlx4_zone_allocator *zones, u32 uid, int count,
       int align, u32 skip_mask, u32 *puid)
{
 struct mlx4_zone_entry *zone;
 int res = -1;

 spin_lock(&zones->lock);

 zone = __mlx4_find_zone_by_uid(zones, uid);

 if (NULL == zone)
  goto out;

 res = __mlx4_alloc_from_zone(zone, count, align, skip_mask, puid);

out:
 spin_unlock(&zones->lock);

 return res;
}

u32 mlx4_zone_free_entries_unique(struct mlx4_zone_allocator *zones, u32 obj, u32 count)
{
 struct mlx4_zone_entry *zone;
 int res;

 if (!(zones->flags & MLX4_ZONE_ALLOC_FLAGS_NO_OVERLAP))
  return -EFAULT;

 spin_lock(&zones->lock);

 zone = __mlx4_find_zone_by_uid_unique(zones, obj);

 if (NULL == zone) {
  res = -1;
  goto out;
 }

 __mlx4_free_from_zone(zone, obj, count);
 res = 0;

out:
 spin_unlock(&zones->lock);

 return res;
}

static int mlx4_buf_direct_alloc(struct mlx4_dev *dev, int size,
     struct mlx4_buf *buf)
{
 dma_addr_t t;

 buf->nbufs        = 1;
 buf->npages       = 1;
 buf->page_shift   = get_order(size) + PAGE_SHIFT;
 buf->direct.buf   =
  dma_alloc_coherent(&dev->persist->pdev->dev, size, &t,
       GFP_KERNEL);
 if (!buf->direct.buf)
  return -ENOMEM;

 buf->direct.map = t;

 while (t & ((1 << buf->page_shift) - 1)) {
  --buf->page_shift;
  buf->npages *= 2;
 }

 return 0;
}

/* Handling for queue buffers -- we allocate a bunch of memory and
 * register it in a memory region at HCA virtual address 0. If the
 *  requested size is > max_direct, we split the allocation into
 *  multiple pages, so we don't require too much contiguous memory.
 */
int mlx4_buf_alloc(struct mlx4_dev *dev, int size, int max_direct,
     struct mlx4_buf *buf)
{
 if (size <= max_direct) {
  return mlx4_buf_direct_alloc(dev, size, buf);
 } else {
  dma_addr_t t;
  int i;

  buf->direct.buf = NULL;
  buf->nbufs      = DIV_ROUND_UP(size, PAGE_SIZE);
  buf->npages = buf->nbufs;
  buf->page_shift  = PAGE_SHIFT;
  buf->page_list   = kcalloc(buf->nbufs, sizeof(*buf->page_list),
        GFP_KERNEL);
  if (!buf->page_list)
   return -ENOMEM;

  for (i = 0; i < buf->nbufs; ++i) {
   buf->page_list[i].buf =
    dma_alloc_coherent(&dev->persist->pdev->dev,
         PAGE_SIZE, &t, GFP_KERNEL);
   if (!buf->page_list[i].buf)
    goto err_free;

   buf->page_list[i].map = t;
  }
 }

 return 0;

err_free:
 mlx4_buf_free(dev, size, buf);

 return -ENOMEM;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(mlx4_buf_alloc);

void mlx4_buf_free(struct mlx4_dev *dev, int size, struct mlx4_buf *buf)
{
 if (buf->nbufs == 1) {
  dma_free_coherent(&dev->persist->pdev->dev, size,
      buf->direct.buf, buf->direct.map);
 } else {
  int i;

  for (i = 0; i < buf->nbufs; ++i)
   if (buf->page_list[i].buf)
    dma_free_coherent(&dev->persist->pdev->dev,
        PAGE_SIZE,
        buf->page_list[i].buf,
        buf->page_list[i].map);
  kfree(buf->page_list);
 }
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(mlx4_buf_free);

static struct mlx4_db_pgdir *mlx4_alloc_db_pgdir(struct device *dma_device)
{
 struct mlx4_db_pgdir *pgdir;

 pgdir = kzalloc(sizeof(*pgdir), GFP_KERNEL);
 if (!pgdir)
  return NULL;

 bitmap_fill(pgdir->order1, MLX4_DB_PER_PAGE / 2);
 pgdir->bits[0] = pgdir->order0;
 pgdir->bits[1] = pgdir->order1;
 pgdir->db_page = dma_alloc_coherent(dma_device, PAGE_SIZE,
         &pgdir->db_dma, GFP_KERNEL);
 if (!pgdir->db_page) {
  kfree(pgdir);
  return NULL;
 }

 return pgdir;
}

static int mlx4_alloc_db_from_pgdir(struct mlx4_db_pgdir *pgdir,
        struct mlx4_db *db, unsigned int order)
{
 unsigned int o;
 int i;

 for (o = order; o <= 1; ++o) {
  i = find_first_bit(pgdir->bits[o], MLX4_DB_PER_PAGE >> o);
  if (i < MLX4_DB_PER_PAGE >> o)
   goto found;
 }

 return -ENOMEM;

found:
 clear_bit(i, pgdir->bits[o]);

 i <<= o;

 if (o > order)
  set_bit(i ^ 1, pgdir->bits[order]);

 db->u.pgdir = pgdir;
 db->index   = i;
 db->db      = pgdir->db_page + db->index;
 db->dma     = pgdir->db_dma  + db->index * 4;
 db->order   = order;

 return 0;
}

int mlx4_db_alloc(struct mlx4_dev *dev, struct mlx4_db *db, unsigned int order)
{
 struct mlx4_priv *priv = mlx4_priv(dev);
 struct mlx4_db_pgdir *pgdir;
 int ret = 0;

 mutex_lock(&priv->pgdir_mutex);

 list_for_each_entry(pgdir, &priv->pgdir_list, list)
  if (!mlx4_alloc_db_from_pgdir(pgdir, db, order))
   goto out;

 pgdir = mlx4_alloc_db_pgdir(&dev->persist->pdev->dev);
 if (!pgdir) {
  ret = -ENOMEM;
  goto out;
 }

 list_add(&pgdir->list, &priv->pgdir_list);

 /* This should never fail -- we just allocated an empty page: */
 WARN_ON(mlx4_alloc_db_from_pgdir(pgdir, db, order));

out:
 mutex_unlock(&priv->pgdir_mutex);

 return ret;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(mlx4_db_alloc);

void mlx4_db_free(struct mlx4_dev *dev, struct mlx4_db *db)
{
 struct mlx4_priv *priv = mlx4_priv(dev);
 int o;
 int i;

 mutex_lock(&priv->pgdir_mutex);

 o = db->order;
 i = db->index;

 if (db->order == 0 && test_bit(i ^ 1, db->u.pgdir->order0)) {
  clear_bit(i ^ 1, db->u.pgdir->order0);
  ++o;
 }
 i >>= o;
 set_bit(i, db->u.pgdir->bits[o]);

 if (bitmap_full(db->u.pgdir->order1, MLX4_DB_PER_PAGE / 2)) {
  dma_free_coherent(&dev->persist->pdev->dev, PAGE_SIZE,
      db->u.pgdir->db_page, db->u.pgdir->db_dma);
  list_del(&db->u.pgdir->list);
  kfree(db->u.pgdir);
 }

 mutex_unlock(&priv->pgdir_mutex);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(mlx4_db_free);

int mlx4_alloc_hwq_res(struct mlx4_dev *dev, struct mlx4_hwq_resources *wqres,
         int size)
{
 int err;

 err = mlx4_db_alloc(dev, &wqres->db, 1);
 if (err)
  return err;

 *wqres->db.db = 0;

 err = mlx4_buf_direct_alloc(dev, size, &wqres->buf);
 if (err)
  goto err_db;

 err = mlx4_mtt_init(dev, wqres->buf.npages, wqres->buf.page_shift,
       &wqres->mtt);
 if (err)
  goto err_buf;

 err = mlx4_buf_write_mtt(dev, &wqres->mtt, &wqres->buf);
 if (err)
  goto err_mtt;

 return 0;

err_mtt:
 mlx4_mtt_cleanup(dev, &wqres->mtt);
err_buf:
 mlx4_buf_free(dev, size, &wqres->buf);
err_db:
 mlx4_db_free(dev, &wqres->db);

 return err;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(mlx4_alloc_hwq_res);

void mlx4_free_hwq_res(struct mlx4_dev *dev, struct mlx4_hwq_resources *wqres,
         int size)
{
 mlx4_mtt_cleanup(dev, &wqres->mtt);
 mlx4_buf_free(dev, size, &wqres->buf);
 mlx4_db_free(dev, &wqres->db);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(mlx4_free_hwq_res);