memory.c

   1 /*
   2  * Memory helpers
   3  */
   4 #include <sys/types.h>
   5 #include <sys/stat.h>
   6 #include <fcntl.h>
   7 #include <unistd.h>
   8 #include <sys/mman.h>
   9
  10 #include "fio.h"
  11 #ifndef FIO_NO_HAVE_SHM_H
  12 #include <sys/shm.h>
  13 #endif
  14
  15 void fio_unpin_memory(struct thread_data *td)
  16 {
  17         if (td->pinned_mem) {
  18                 dprint(FD_MEM, "unpinning %llu bytes\n", td->o.lockmem);
  19                 if (munlock(td->pinned_mem, td->o.lockmem) < 0)
  20                         perror("munlock");
  21                 munmap(td->pinned_mem, td->o.lockmem);
  22                 td->pinned_mem = NULL;
  23         }
  24 }
  25
  26 int fio_pin_memory(struct thread_data *td)
  27 {
  28         unsigned long long phys_mem;
  29
  30         if (!td->o.lockmem)
  31                 return 0;
  32
  33         dprint(FD_MEM, "pinning %llu bytes\n", td->o.lockmem);
  34
  35         /*
  36          * Don't allow mlock of more than real_mem-128MiB
  37          */
  38         phys_mem = os_phys_mem();
  39         if (phys_mem) {
  40                 if ((td->o.lockmem + 128 * 1024 * 1024) > phys_mem) {
  41                         td->o.lockmem = phys_mem - 128 * 1024 * 1024;
  42                         log_info("fio: limiting mlocked memory to %lluMiB\n",
  43                                                         td->o.lockmem >> 20);
  44                 }
  45         }
  46
  47         td->pinned_mem = mmap(NULL, td->o.lockmem, PROT_READ | PROT_WRITE,
  48                                 MAP_PRIVATE | OS_MAP_ANON, -1, 0);
  49         if (td->pinned_mem == MAP_FAILED) {
  50                 perror("malloc locked mem");
  51                 td->pinned_mem = NULL;
  52                 return 1;
  53         }
  54         if (mlock(td->pinned_mem, td->o.lockmem) < 0) {
  55                 perror("mlock");
  56                 munmap(td->pinned_mem, td->o.lockmem);
  57                 td->pinned_mem = NULL;
  58                 return 1;
  59         }
  60
  61         return 0;
  62 }
  63
  64 static int alloc_mem_shm(struct thread_data *td, unsigned int total_mem)
  65 {
  66 #ifndef CONFIG_NO_SHM
  67         int flags = IPC_CREAT | S_IRUSR | S_IWUSR;
  68
  69         if (td->o.mem_type == MEM_SHMHUGE) {
  70                 unsigned long mask = td->o.hugepage_size - 1;
  71
  72                 flags |= SHM_HUGETLB;
  73                 total_mem = (total_mem + mask) & ~mask;
  74         }
  75
  76         td->shm_id = shmget(IPC_PRIVATE, total_mem, flags);
  77         dprint(FD_MEM, "shmget %u, %d\n", total_mem, td->shm_id);
  78         if (td->shm_id < 0) {
  79                 td_verror(td, errno, "shmget");
  80                 if (geteuid() != 0 && (errno == ENOMEM || errno == EPERM))
  81                         log_err("fio: you may need to run this job as root\n");
  82                 if (td->o.mem_type == MEM_SHMHUGE) {
  83                         if (errno == EINVAL) {
  84                                 log_err("fio: check that you have free huge"
  85                                         " pages and that hugepage-size is"
  86                                         " correct.\n");
  87                         } else if (errno == ENOSYS) {
  88                                 log_err("fio: your system does not appear to"
  89                                         " support huge pages.\n");
  90                         } else if (errno == ENOMEM) {
  91                                 log_err("fio: no huge pages available, do you"
  92                                         " need to allocate some? See HOWTO.\n");
  93                         }
  94                 }
  95
  96                 return 1;
  97         }
  98
  99         td->orig_buffer = shmat(td->shm_id, NULL, 0);
 100         dprint(FD_MEM, "shmat %d, %p\n", td->shm_id, td->orig_buffer);
 101         if (td->orig_buffer == (void *) -1) {
 102                 td_verror(td, errno, "shmat");
 103                 td->orig_buffer = NULL;
 104                 return 1;
 105         }
 106
 107         return 0;
 108 #else
 109         log_err("fio: shm not supported\n");
 110         return 1;
 111 #endif
 112 }
 113
 114 static void free_mem_shm(struct thread_data *td)
 115 {
 116 #ifndef CONFIG_NO_SHM
 117         struct shmid_ds sbuf;
 118
 119         dprint(FD_MEM, "shmdt/ctl %d %p\n", td->shm_id, td->orig_buffer);
 120         shmdt(td->orig_buffer);
 121         shmctl(td->shm_id, IPC_RMID, &sbuf);
 122 #endif
 123 }
 124
 125 static int alloc_mem_mmap(struct thread_data *td, size_t total_mem)
 126 {
 127         int flags = 0;
 128
 129         td->mmapfd = -1;
 130
 131         if (td->o.mem_type == MEM_MMAPHUGE) {
 132                 unsigned long mask = td->o.hugepage_size - 1;
 133
 134                 /* TODO: make sure the file is a real hugetlbfs file */
 135                 if (!td->o.mmapfile)
 136                         flags |= MAP_HUGETLB;
 137                 total_mem = (total_mem + mask) & ~mask;
 138         }
 139
 140         if (td->o.mmapfile) {
 141                 td->mmapfd = open(td->o.mmapfile, O_RDWR|O_CREAT, 0644);
 142
 143                 if (td->mmapfd < 0) {
 144                         td_verror(td, errno, "open mmap file");
 145                         td->orig_buffer = NULL;
 146                         return 1;
 147                 }
 148                 if (td->o.mem_type != MEM_MMAPHUGE &&
 149                     td->o.mem_type != MEM_MMAPSHARED &&
 150                     ftruncate(td->mmapfd, total_mem) < 0) {
 151                         td_verror(td, errno, "truncate mmap file");
 152                         td->orig_buffer = NULL;
 153                         return 1;
 154                 }
 155                 if (td->o.mem_type == MEM_MMAPHUGE ||
 156                     td->o.mem_type == MEM_MMAPSHARED)
 157                         flags |= MAP_SHARED;
 158                 else
 159                         flags |= MAP_PRIVATE;
 160         } else
 161                 flags |= OS_MAP_ANON | MAP_PRIVATE;
 162
 163         td->orig_buffer = mmap(NULL, total_mem, PROT_READ | PROT_WRITE, flags,
 164                                 td->mmapfd, 0);
 165         dprint(FD_MEM, "mmap %llu/%d %p\n", (unsigned long long) total_mem,
 166                                                 td->mmapfd, td->orig_buffer);
 167         if (td->orig_buffer == MAP_FAILED) {
 168                 td_verror(td, errno, "mmap");
 169                 td->orig_buffer = NULL;
 170                 if (td->mmapfd != 1 && td->mmapfd != -1) {
 171                         close(td->mmapfd);
 172                         if (td->o.mmapfile)
 173                                 unlink(td->o.mmapfile);
 174                 }
 175
 176                 return 1;
 177         }
 178
 179         return 0;
 180 }
 181
 182 static void free_mem_mmap(struct thread_data *td, size_t total_mem)
 183 {
 184         dprint(FD_MEM, "munmap %llu %p\n", (unsigned long long) total_mem,
 185                                                 td->orig_buffer);
 186         munmap(td->orig_buffer, td->orig_buffer_size);
 187         if (td->o.mmapfile) {
 188                 if (td->mmapfd != -1)
 189                         close(td->mmapfd);
 190                 unlink(td->o.mmapfile);
 191                 free(td->o.mmapfile);
 192         }
 193 }
 194
 195 static int alloc_mem_malloc(struct thread_data *td, size_t total_mem)
 196 {
 197         td->orig_buffer = malloc(total_mem);
 198         dprint(FD_MEM, "malloc %llu %p\n", (unsigned long long) total_mem,
 199                                                         td->orig_buffer);
 200
 201         return td->orig_buffer == NULL;
 202 }
 203
 204 static void free_mem_malloc(struct thread_data *td)
 205 {
 206         dprint(FD_MEM, "free malloc mem %p\n", td->orig_buffer);
 207         free(td->orig_buffer);
 208 }
 209
 210 #ifdef CONFIG_CUDA
 211
 212 static int alloc_mem_cudamalloc(struct thread_data *td, size_t total_mem)
 213 {
 214         CUresult ret;
 215         char name[128];
 216
 217         ret = cuInit(0);
 218         if (ret != CUDA_SUCCESS) {
 219                 log_err("fio: failed initialize cuda driver api\n");
 220                 return 1;
 221         }
 222
 223         ret = cuDeviceGetCount(&td->gpu_dev_cnt);
 224         if (ret != CUDA_SUCCESS) {
 225                 log_err("fio: failed get device count\n");
 226                 return 1;
 227         }
 228         dprint(FD_MEM, "found %d GPU devices\n", td->gpu_dev_cnt);
 229
 230         if (td->gpu_dev_cnt == 0) {
 231                 log_err("fio: no GPU device found. "
 232                         "Can not perform GPUDirect RDMA.\n");
 233                 return 1;
 234         }
 235
 236         td->gpu_dev_id = td->o.gpu_dev_id;
 237         ret = cuDeviceGet(&td->cu_dev, td->gpu_dev_id);
 238         if (ret != CUDA_SUCCESS) {
 239                 log_err("fio: failed get GPU device\n");
 240                 return 1;
 241         }
 242
 243         ret = cuDeviceGetName(name, sizeof(name), td->gpu_dev_id);
 244         if (ret != CUDA_SUCCESS) {
 245                 log_err("fio: failed get device name\n");
 246                 return 1;
 247         }
 248         dprint(FD_MEM, "dev_id = [%d], device name = [%s]\n", \
 249                td->gpu_dev_id, name);
 250
 251         ret = cuCtxCreate(&td->cu_ctx, CU_CTX_MAP_HOST, td->cu_dev);
 252         if (ret != CUDA_SUCCESS) {
 253                 log_err("fio: failed to create cuda context: %d\n", ret);
 254                 return 1;
 255         }
 256
 257         ret = cuMemAlloc(&td->dev_mem_ptr, total_mem);
 258         if (ret != CUDA_SUCCESS) {
 259                 log_err("fio: cuMemAlloc %zu bytes failed\n", total_mem);
 260                 return 1;
 261         }
 262         td->orig_buffer = (void *) td->dev_mem_ptr;
 263
 264         dprint(FD_MEM, "cudaMalloc %llu %p\n",                          \
 265                (unsigned long long) total_mem, td->orig_buffer);
 266         return 0;
 267 }
 268
 269 static void free_mem_cudamalloc(struct thread_data *td)
 270 {
 271         if ((void *) td->dev_mem_ptr != NULL)
 272                 cuMemFree(td->dev_mem_ptr);
 273
 274         if (cuCtxDestroy(td->cu_ctx) != CUDA_SUCCESS)
 275                 log_err("fio: failed to destroy cuda context\n");
 276 }
 277 #endif
 278
 279 /*
 280  * Set up the buffer area we need for io.
 281  */
 282 int allocate_io_mem(struct thread_data *td)
 283 {
 284         size_t total_mem;
 285         int ret = 0;
 286
 287         if (td_ioengine_flagged(td, FIO_NOIO))
 288                 return 0;
 289
 290         total_mem = td->orig_buffer_size;
 291
 292         if (td->o.odirect || td->o.mem_align || td->o.oatomic ||
 293             td_ioengine_flagged(td, FIO_MEMALIGN)) {
 294                 total_mem += page_mask;
 295                 if (td->o.mem_align && td->o.mem_align > page_size)
 296                         total_mem += td->o.mem_align - page_size;
 297         }
 298
 299         dprint(FD_MEM, "Alloc %llu for buffers\n", (unsigned long long) total_mem);
 300
 301         /*
 302          * If the IO engine has hooks to allocate/free memory, use those. But
 303          * error out if the user explicitly asked for something else.
 304          */
 305         if (td->io_ops->iomem_alloc) {
 306                 if (fio_option_is_set(&td->o, mem_type)) {
 307                         log_err("fio: option 'mem/iomem' conflicts with specified IO engine\n");
 308                         ret = 1;
 309                 } else
 310                         ret = td->io_ops->iomem_alloc(td, total_mem);
 311         } else if (td->o.mem_type == MEM_MALLOC)
 312                 ret = alloc_mem_malloc(td, total_mem);
 313         else if (td->o.mem_type == MEM_SHM || td->o.mem_type == MEM_SHMHUGE)
 314                 ret = alloc_mem_shm(td, total_mem);
 315         else if (td->o.mem_type == MEM_MMAP || td->o.mem_type == MEM_MMAPHUGE ||
 316                  td->o.mem_type == MEM_MMAPSHARED)
 317                 ret = alloc_mem_mmap(td, total_mem);
 318 #ifdef CONFIG_CUDA
 319         else if (td->o.mem_type == MEM_CUDA_MALLOC)
 320                 ret = alloc_mem_cudamalloc(td, total_mem);
 321 #endif
 322         else {
 323                 log_err("fio: bad mem type: %d\n", td->o.mem_type);
 324                 ret = 1;
 325         }
 326
 327         if (ret)
 328                 td_verror(td, ENOMEM, "iomem allocation");
 329
 330         return ret;
 331 }
 332
 333 void free_io_mem(struct thread_data *td)
 334 {
 335         unsigned int total_mem;
 336
 337         total_mem = td->orig_buffer_size;
 338         if (td->o.odirect || td->o.oatomic)
 339                 total_mem += page_mask;
 340
 341         if (td->io_ops->iomem_alloc) {
 342                 if (td->io_ops->iomem_free)
 343                         td->io_ops->iomem_free(td);
 344         } else if (td->o.mem_type == MEM_MALLOC)
 345                 free_mem_malloc(td);
 346         else if (td->o.mem_type == MEM_SHM || td->o.mem_type == MEM_SHMHUGE)
 347                 free_mem_shm(td);
 348         else if (td->o.mem_type == MEM_MMAP || td->o.mem_type == MEM_MMAPHUGE ||
 349                  td->o.mem_type == MEM_MMAPSHARED)
 350                 free_mem_mmap(td, total_mem);
 351 #ifdef CONFIG_CUDA
 352         else if (td->o.mem_type == MEM_CUDA_MALLOC)
 353                 free_mem_cudamalloc(td);
 354 #endif
 355         else
 356                 log_err("Bad memory type %u\n", td->o.mem_type);
 357
 358         td->orig_buffer = NULL;
 359         td->orig_buffer_size = 0;
 360 }