drivers/xen/tmem.c

   1 /*
   2  * Xen implementation for transcendent memory (tmem)
   3  *
   4  * Copyright (C) 2009-2011 Oracle Corp.  All rights reserved.
   5  * Author: Dan Magenheimer
   6  */
   7
   8 #include <linux/module.h>
   9 #include <linux/kernel.h>
  10 #include <linux/types.h>
  11 #include <linux/init.h>
  12 #include <linux/pagemap.h>
  13 #include <linux/cleancache.h>
  14 #include <linux/frontswap.h>
  15
  16 #include <xen/xen.h>
  17 #include <xen/interface/xen.h>
  18 #include <asm/xen/hypercall.h>
  19 #include <asm/xen/page.h>
  20 #include <asm/xen/hypervisor.h>
  21 #include <xen/tmem.h>
  22
  23 #ifndef CONFIG_XEN_TMEM_MODULE
  24 bool __read_mostly tmem_enabled = false;
  25
  26 static int __init enable_tmem(char *s)
  27 {
  28         tmem_enabled = true;
  29         return 1;
  30 }
  31 __setup("tmem", enable_tmem);
  32 #endif
  33
  34 #ifdef CONFIG_CLEANCACHE
  35 static bool cleancache __read_mostly = true;
  36 module_param(cleancache, bool, S_IRUGO);
  37 static bool selfballooning __read_mostly = true;
  38 module_param(selfballooning, bool, S_IRUGO);
  39 #endif /* CONFIG_CLEANCACHE */
  40
  41 #ifdef CONFIG_FRONTSWAP
  42 static bool frontswap __read_mostly = true;
  43 module_param(frontswap, bool, S_IRUGO);
  44 #endif /* CONFIG_FRONTSWAP */
  45
  46 #ifdef CONFIG_XEN_SELFBALLOONING
  47 static bool selfshrinking __read_mostly = true;
  48 module_param(selfshrinking, bool, S_IRUGO);
  49 #endif /* CONFIG_XEN_SELFBALLOONING */
  50
  51 #define TMEM_CONTROL               0
  52 #define TMEM_NEW_POOL              1
  53 #define TMEM_DESTROY_POOL          2
  54 #define TMEM_NEW_PAGE              3
  55 #define TMEM_PUT_PAGE              4
  56 #define TMEM_GET_PAGE              5
  57 #define TMEM_FLUSH_PAGE            6
  58 #define TMEM_FLUSH_OBJECT          7
  59 #define TMEM_READ                  8
  60 #define TMEM_WRITE                 9
  61 #define TMEM_XCHG                 10
  62
  63 /* Bits for HYPERVISOR_tmem_op(TMEM_NEW_POOL) */
  64 #define TMEM_POOL_PERSIST          1
  65 #define TMEM_POOL_SHARED           2
  66 #define TMEM_POOL_PAGESIZE_SHIFT   4
  67 #define TMEM_VERSION_SHIFT        24
  68
  69
  70 struct tmem_pool_uuid {
  71         u64 uuid_lo;
  72         u64 uuid_hi;
  73 };
  74
  75 struct tmem_oid {
  76         u64 oid[3];
  77 };
  78
  79 #define TMEM_POOL_PRIVATE_UUID  { 0, 0 }
  80
  81 /* flags for tmem_ops.new_pool */
  82 #define TMEM_POOL_PERSIST          1
  83 #define TMEM_POOL_SHARED           2
  84
  85 /* xen tmem foundation ops/hypercalls */
  86
  87 static inline int xen_tmem_op(u32 tmem_cmd, u32 tmem_pool, struct tmem_oid oid,
  88         u32 index, unsigned long gmfn, u32 tmem_offset, u32 pfn_offset, u32 len)
  89 {
  90         struct tmem_op op;
  91         int rc = 0;
  92
  93         op.cmd = tmem_cmd;
  94         op.pool_id = tmem_pool;
  95         op.u.gen.oid[0] = oid.oid[0];
  96         op.u.gen.oid[1] = oid.oid[1];
  97         op.u.gen.oid[2] = oid.oid[2];
  98         op.u.gen.index = index;
  99         op.u.gen.tmem_offset = tmem_offset;
 100         op.u.gen.pfn_offset = pfn_offset;
 101         op.u.gen.len = len;
 102         set_xen_guest_handle(op.u.gen.gmfn, (void *)gmfn);
 103         rc = HYPERVISOR_tmem_op(&op);
 104         return rc;
 105 }
 106
 107 static int xen_tmem_new_pool(struct tmem_pool_uuid uuid,
 108                                 u32 flags, unsigned long pagesize)
 109 {
 110         struct tmem_op op;
 111         int rc = 0, pageshift;
 112
 113         for (pageshift = 0; pagesize != 1; pageshift++)
 114                 pagesize >>= 1;
 115         flags |= (pageshift - 12) << TMEM_POOL_PAGESIZE_SHIFT;
 116         flags |= TMEM_SPEC_VERSION << TMEM_VERSION_SHIFT;
 117         op.cmd = TMEM_NEW_POOL;
 118         op.u.new.uuid[0] = uuid.uuid_lo;
 119         op.u.new.uuid[1] = uuid.uuid_hi;
 120         op.u.new.flags = flags;
 121         rc = HYPERVISOR_tmem_op(&op);
 122         return rc;
 123 }
 124
 125 /* xen generic tmem ops */
 126
 127 static int xen_tmem_put_page(u32 pool_id, struct tmem_oid oid,
 128                              u32 index, unsigned long pfn)
 129 {
 130         unsigned long gmfn = xen_pv_domain() ? pfn_to_mfn(pfn) : pfn;
 131
 132         return xen_tmem_op(TMEM_PUT_PAGE, pool_id, oid, index,
 133                 gmfn, 0, 0, 0);
 134 }
 135
 136 static int xen_tmem_get_page(u32 pool_id, struct tmem_oid oid,
 137                              u32 index, unsigned long pfn)
 138 {
 139         unsigned long gmfn = xen_pv_domain() ? pfn_to_mfn(pfn) : pfn;
 140
 141         return xen_tmem_op(TMEM_GET_PAGE, pool_id, oid, index,
 142                 gmfn, 0, 0, 0);
 143 }
 144
 145 static int xen_tmem_flush_page(u32 pool_id, struct tmem_oid oid, u32 index)
 146 {
 147         return xen_tmem_op(TMEM_FLUSH_PAGE, pool_id, oid, index,
 148                 0, 0, 0, 0);
 149 }
 150
 151 static int xen_tmem_flush_object(u32 pool_id, struct tmem_oid oid)
 152 {
 153         return xen_tmem_op(TMEM_FLUSH_OBJECT, pool_id, oid, 0, 0, 0, 0, 0);
 154 }
 155
 156
 157 #ifdef CONFIG_CLEANCACHE
 158 static int xen_tmem_destroy_pool(u32 pool_id)
 159 {
 160         struct tmem_oid oid = { { 0 } };
 161
 162         return xen_tmem_op(TMEM_DESTROY_POOL, pool_id, oid, 0, 0, 0, 0, 0);
 163 }
 164
 165 /* cleancache ops */
 166
 167 static void tmem_cleancache_put_page(int pool, struct cleancache_filekey key,
 168                                      pgoff_t index, struct page *page)
 169 {
 170         u32 ind = (u32) index;
 171         struct tmem_oid oid = *(struct tmem_oid *)&key;
 172         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
 173
 174         if (pool < 0)
 175                 return;
 176         if (ind != index)
 177                 return;
 178         mb(); /* ensure page is quiescent; tmem may address it with an alias */
 179         (void)xen_tmem_put_page((u32)pool, oid, ind, pfn);
 180 }
 181
 182 static int tmem_cleancache_get_page(int pool, struct cleancache_filekey key,
 183                                     pgoff_t index, struct page *page)
 184 {
 185         u32 ind = (u32) index;
 186         struct tmem_oid oid = *(struct tmem_oid *)&key;
 187         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
 188         int ret;
 189
 190         /* translate return values to linux semantics */
 191         if (pool < 0)
 192                 return -1;
 193         if (ind != index)
 194                 return -1;
 195         ret = xen_tmem_get_page((u32)pool, oid, ind, pfn);
 196         if (ret == 1)
 197                 return 0;
 198         else
 199                 return -1;
 200 }
 201
 202 static void tmem_cleancache_flush_page(int pool, struct cleancache_filekey key,
 203                                        pgoff_t index)
 204 {
 205         u32 ind = (u32) index;
 206         struct tmem_oid oid = *(struct tmem_oid *)&key;
 207
 208         if (pool < 0)
 209                 return;
 210         if (ind != index)
 211                 return;
 212         (void)xen_tmem_flush_page((u32)pool, oid, ind);
 213 }
 214
 215 static void tmem_cleancache_flush_inode(int pool, struct cleancache_filekey key)
 216 {
 217         struct tmem_oid oid = *(struct tmem_oid *)&key;
 218
 219         if (pool < 0)
 220                 return;
 221         (void)xen_tmem_flush_object((u32)pool, oid);
 222 }
 223
 224 static void tmem_cleancache_flush_fs(int pool)
 225 {
 226         if (pool < 0)
 227                 return;
 228         (void)xen_tmem_destroy_pool((u32)pool);
 229 }
 230
 231 static int tmem_cleancache_init_fs(size_t pagesize)
 232 {
 233         struct tmem_pool_uuid uuid_private = TMEM_POOL_PRIVATE_UUID;
 234
 235         return xen_tmem_new_pool(uuid_private, 0, pagesize);
 236 }
 237
 238 static int tmem_cleancache_init_shared_fs(char *uuid, size_t pagesize)
 239 {
 240         struct tmem_pool_uuid shared_uuid;
 241
 242         shared_uuid.uuid_lo = *(u64 *)uuid;
 243         shared_uuid.uuid_hi = *(u64 *)(&uuid[8]);
 244         return xen_tmem_new_pool(shared_uuid, TMEM_POOL_SHARED, pagesize);
 245 }
 246
 247 static struct cleancache_ops tmem_cleancache_ops = {
 248         .put_page = tmem_cleancache_put_page,
 249         .get_page = tmem_cleancache_get_page,
 250         .invalidate_page = tmem_cleancache_flush_page,
 251         .invalidate_inode = tmem_cleancache_flush_inode,
 252         .invalidate_fs = tmem_cleancache_flush_fs,
 253         .init_shared_fs = tmem_cleancache_init_shared_fs,
 254         .init_fs = tmem_cleancache_init_fs
 255 };
 256 #endif
 257
 258 #ifdef CONFIG_FRONTSWAP
 259 /* frontswap tmem operations */
 260
 261 /* a single tmem poolid is used for all frontswap "types" (swapfiles) */
 262 static int tmem_frontswap_poolid;
 263
 264 /*
 265  * Swizzling increases objects per swaptype, increasing tmem concurrency
 266  * for heavy swaploads.  Later, larger nr_cpus -> larger SWIZ_BITS
 267  */
 268 #define SWIZ_BITS               4
 269 #define SWIZ_MASK               ((1 << SWIZ_BITS) - 1)
 270 #define _oswiz(_type, _ind)     ((_type << SWIZ_BITS) | (_ind & SWIZ_MASK))
 271 #define iswiz(_ind)             (_ind >> SWIZ_BITS)
 272
 273 static inline struct tmem_oid oswiz(unsigned type, u32 ind)
 274 {
 275         struct tmem_oid oid = { .oid = { 0 } };
 276         oid.oid[0] = _oswiz(type, ind);
 277         return oid;
 278 }
 279
 280 /* returns 0 if the page was successfully put into frontswap, -1 if not */
 281 static int tmem_frontswap_store(unsigned type, pgoff_t offset,
 282                                    struct page *page)
 283 {
 284         u64 ind64 = (u64)offset;
 285         u32 ind = (u32)offset;
 286         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
 287         int pool = tmem_frontswap_poolid;
 288         int ret;
 289
 290         if (pool < 0)
 291                 return -1;
 292         if (ind64 != ind)
 293                 return -1;
 294         mb(); /* ensure page is quiescent; tmem may address it with an alias */
 295         ret = xen_tmem_put_page(pool, oswiz(type, ind), iswiz(ind), pfn);
 296         /* translate Xen tmem return values to linux semantics */
 297         if (ret == 1)
 298                 return 0;
 299         else
 300                 return -1;
 301 }
 302
 303 /*
 304  * returns 0 if the page was successfully gotten from frontswap, -1 if
 305  * was not present (should never happen!)
 306  */
 307 static int tmem_frontswap_load(unsigned type, pgoff_t offset,
 308                                    struct page *page)
 309 {
 310         u64 ind64 = (u64)offset;
 311         u32 ind = (u32)offset;
 312         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
 313         int pool = tmem_frontswap_poolid;
 314         int ret;
 315
 316         if (pool < 0)
 317                 return -1;
 318         if (ind64 != ind)
 319                 return -1;
 320         ret = xen_tmem_get_page(pool, oswiz(type, ind), iswiz(ind), pfn);
 321         /* translate Xen tmem return values to linux semantics */
 322         if (ret == 1)
 323                 return 0;
 324         else
 325                 return -1;
 326 }
 327
 328 /* flush a single page from frontswap */
 329 static void tmem_frontswap_flush_page(unsigned type, pgoff_t offset)
 330 {
 331         u64 ind64 = (u64)offset;
 332         u32 ind = (u32)offset;
 333         int pool = tmem_frontswap_poolid;
 334
 335         if (pool < 0)
 336                 return;
 337         if (ind64 != ind)
 338                 return;
 339         (void) xen_tmem_flush_page(pool, oswiz(type, ind), iswiz(ind));
 340 }
 341
 342 /* flush all pages from the passed swaptype */
 343 static void tmem_frontswap_flush_area(unsigned type)
 344 {
 345         int pool = tmem_frontswap_poolid;
 346         int ind;
 347
 348         if (pool < 0)
 349                 return;
 350         for (ind = SWIZ_MASK; ind >= 0; ind--)
 351                 (void)xen_tmem_flush_object(pool, oswiz(type, ind));
 352 }
 353
 354 static void tmem_frontswap_init(unsigned ignored)
 355 {
 356         struct tmem_pool_uuid private = TMEM_POOL_PRIVATE_UUID;
 357
 358         /* a single tmem poolid is used for all frontswap "types" (swapfiles) */
 359         if (tmem_frontswap_poolid < 0)
 360                 tmem_frontswap_poolid =
 361                     xen_tmem_new_pool(private, TMEM_POOL_PERSIST, PAGE_SIZE);
 362 }
 363
 364 static struct frontswap_ops tmem_frontswap_ops = {
 365         .store = tmem_frontswap_store,
 366         .load = tmem_frontswap_load,
 367         .invalidate_page = tmem_frontswap_flush_page,
 368         .invalidate_area = tmem_frontswap_flush_area,
 369         .init = tmem_frontswap_init
 370 };
 371 #endif
 372
 373 static int xen_tmem_init(void)
 374 {
 375         if (!xen_domain())
 376                 return 0;
 377 #ifdef CONFIG_FRONTSWAP
 378         if (tmem_enabled && frontswap) {
 379                 char *s = "";
 380                 struct frontswap_ops *old_ops =
 381                         frontswap_register_ops(&tmem_frontswap_ops);
 382
 383                 tmem_frontswap_poolid = -1;
 384                 if (IS_ERR(old_ops) || old_ops) {
 385                         if (IS_ERR(old_ops))
 386                                 return PTR_ERR(old_ops);
 387                         s = " (WARNING: frontswap_ops overridden)";
 388                 }
 389                 printk(KERN_INFO "frontswap enabled, RAM provided by "
 390                                  "Xen Transcendent Memory%s\n", s);
 391         }
 392 #endif
 393 #ifdef CONFIG_CLEANCACHE
 394         BUG_ON(sizeof(struct cleancache_filekey) != sizeof(struct tmem_oid));
 395         if (tmem_enabled && cleancache) {
 396                 char *s = "";
 397                 struct cleancache_ops *old_ops =
 398                         cleancache_register_ops(&tmem_cleancache_ops);
 399                 if (old_ops)
 400                         s = " (WARNING: cleancache_ops overridden)";
 401                 printk(KERN_INFO "cleancache enabled, RAM provided by "
 402                                  "Xen Transcendent Memory%s\n", s);
 403         }
 404 #endif
 405 #ifdef CONFIG_XEN_SELFBALLOONING
 406         /*
 407          * There is no point of driving pages to the swap system if they
 408          * aren't going anywhere in tmem universe.
 409          */
 410         if (!frontswap) {
 411                 selfshrinking = false;
 412                 selfballooning = false;
 413         }
 414         xen_selfballoon_init(selfballooning, selfshrinking);
 415 #endif
 416         return 0;
 417 }
 418
 419 module_init(xen_tmem_init)
 420 MODULE_LICENSE("GPL");
 421 MODULE_AUTHOR("Dan Magenheimer <dan.magenheimer@oracle.com>");
 422 MODULE_DESCRIPTION("Shim to Xen transcendent memory");