os/windows/cpu-affinity.c

   1 #include "os/os.h"
   2
   3 #include <windows.h>
   4
   5 #ifdef CONFIG_WINDOWS_XP
   6 int fio_setaffinity(int pid, os_cpu_mask_t cpumask)
   7 {
   8         HANDLE h;
   9         BOOL bSuccess = FALSE;
  10
  11         h = OpenThread(THREAD_QUERY_INFORMATION | THREAD_SET_INFORMATION, TRUE,
  12                        pid);
  13         if (h != NULL) {
  14                 bSuccess = SetThreadAffinityMask(h, cpumask);
  15                 if (!bSuccess)
  16                         log_err("fio_setaffinity failed: failed to set thread affinity (pid %d, mask %.16llx)\n",
  17                                 pid, (long long unsigned) cpumask);
  18
  19                 CloseHandle(h);
  20         } else {
  21                 log_err("fio_setaffinity failed: failed to get handle for pid %d\n",
  22                         pid);
  23         }
  24
  25         return bSuccess ? 0 : -1;
  26 }
  27
  28 int fio_getaffinity(int pid, os_cpu_mask_t *mask)
  29 {
  30         os_cpu_mask_t systemMask;
  31
  32         HANDLE h = OpenProcess(PROCESS_QUERY_INFORMATION, TRUE, pid);
  33
  34         if (h != NULL) {
  35                 GetProcessAffinityMask(h, mask, &systemMask);
  36                 CloseHandle(h);
  37         } else {
  38                 log_err("fio_getaffinity failed: failed to get handle for pid %d\n",
  39                         pid);
  40                 return -1;
  41         }
  42
  43         return 0;
  44 }
  45
  46 void fio_cpu_clear(os_cpu_mask_t *mask, int cpu)
  47 {
  48         *mask &= ~(1ULL << cpu);
  49 }
  50
  51 void fio_cpu_set(os_cpu_mask_t *mask, int cpu)
  52 {
  53         *mask |= 1ULL << cpu;
  54 }
  55
  56 int fio_cpu_isset(os_cpu_mask_t *mask, int cpu)
  57 {
  58         return (*mask & (1ULL << cpu)) != 0;
  59 }
  60
  61 int fio_cpu_count(os_cpu_mask_t *mask)
  62 {
  63         return hweight64(*mask);
  64 }
  65
  66 int fio_cpuset_init(os_cpu_mask_t *mask)
  67 {
  68         *mask = 0;
  69         return 0;
  70 }
  71
  72 int fio_cpuset_exit(os_cpu_mask_t *mask)
  73 {
  74         return 0;
  75 }
  76 #else /* CONFIG_WINDOWS_XP */
  77 /* Return all processors regardless of processor group */
  78 unsigned int cpus_online(void)
  79 {
  80         return GetActiveProcessorCount(ALL_PROCESSOR_GROUPS);
  81 }
  82
  83 static void print_mask(os_cpu_mask_t *cpumask)
  84 {
  85         for (int i = 0; i < FIO_CPU_MASK_ROWS; i++)
  86                 dprint(FD_PROCESS, "cpumask[%d]=%" PRIu64 "\n", i, cpumask->row[i]);
  87 }
  88
  89 /* Return the index of the least significant set CPU in cpumask or -1 if no
  90  * CPUs are set */
  91 int first_set_cpu(os_cpu_mask_t *cpumask)
  92 {
  93         int cpus_offset, mask_first_cpu, row;
  94
  95         cpus_offset = 0;
  96         row = 0;
  97         mask_first_cpu = -1;
  98         while (mask_first_cpu < 0 && row < FIO_CPU_MASK_ROWS) {
  99                 int row_first_cpu;
 100
 101                 row_first_cpu = __builtin_ffsll(cpumask->row[row]) - 1;
 102                 dprint(FD_PROCESS, "row_first_cpu=%d cpumask->row[%d]=%" PRIu64 "\n",
 103                        row_first_cpu, row, cpumask->row[row]);
 104                 if (row_first_cpu > -1) {
 105                         mask_first_cpu = cpus_offset + row_first_cpu;
 106                         dprint(FD_PROCESS, "first set cpu in mask is at index %d\n",
 107                                mask_first_cpu);
 108                 } else {
 109                         cpus_offset += FIO_CPU_MASK_STRIDE;
 110                         row++;
 111                 }
 112         }
 113
 114         return mask_first_cpu;
 115 }
 116
 117 /* Return the index of the most significant set CPU in cpumask or -1 if no
 118  * CPUs are set */
 119 static int last_set_cpu(os_cpu_mask_t *cpumask)
 120 {
 121         int cpus_offset, mask_last_cpu, row;
 122
 123         cpus_offset = (FIO_CPU_MASK_ROWS - 1) * FIO_CPU_MASK_STRIDE;
 124         row = FIO_CPU_MASK_ROWS - 1;
 125         mask_last_cpu = -1;
 126         while (mask_last_cpu < 0 && row >= 0) {
 127                 int row_last_cpu;
 128
 129                 if (cpumask->row[row] == 0)
 130                         row_last_cpu = -1;
 131                 else {
 132                         uint64_t tmp = cpumask->row[row];
 133
 134                         row_last_cpu = 0;
 135                         while (tmp >>= 1)
 136                             row_last_cpu++;
 137                 }
 138
 139                 dprint(FD_PROCESS, "row_last_cpu=%d cpumask->row[%d]=%" PRIu64 "\n",
 140                        row_last_cpu, row, cpumask->row[row]);
 141                 if (row_last_cpu > -1) {
 142                         mask_last_cpu = cpus_offset + row_last_cpu;
 143                         dprint(FD_PROCESS, "last set cpu in mask is at index %d\n",
 144                                mask_last_cpu);
 145                 } else {
 146                         cpus_offset -= FIO_CPU_MASK_STRIDE;
 147                         row--;
 148                 }
 149         }
 150
 151         return mask_last_cpu;
 152 }
 153
 154 static int mask_to_group_mask(os_cpu_mask_t *cpumask, int *processor_group, uint64_t *affinity_mask)
 155 {
 156         WORD online_groups, group, group_size;
 157         bool found;
 158         int cpus_offset, search_cpu, last_cpu, bit_offset, row, end;
 159         uint64_t group_cpumask;
 160
 161         search_cpu = first_set_cpu(cpumask);
 162         if (search_cpu < 0) {
 163                 log_info("CPU mask doesn't set any CPUs\n");
 164                 return 1;
 165         }
 166
 167         /* Find processor group first set CPU applies to */
 168         online_groups = GetActiveProcessorGroupCount();
 169         group = 0;
 170         found = false;
 171         cpus_offset = 0;
 172         group_size = 0;
 173         while (!found && group < online_groups) {
 174                 group_size = GetActiveProcessorCount(group);
 175                 dprint(FD_PROCESS, "group=%d group_start=%d group_size=%u search_cpu=%d\n",
 176                        group, cpus_offset, group_size, search_cpu);
 177                 if (cpus_offset + group_size > search_cpu)
 178                         found = true;
 179                 else {
 180                         cpus_offset += group_size;
 181                         group++;
 182                 }
 183         }
 184
 185         if (!found) {
 186                 log_err("CPU mask contains processor beyond last active processor index (%d)\n",
 187                          cpus_offset - 1);
 188                 print_mask(cpumask);
 189                 return 1;
 190         }
 191
 192         /* Check all the CPUs in the mask apply to ONLY that processor group */
 193         last_cpu = last_set_cpu(cpumask);
 194         if (last_cpu > (cpus_offset + group_size - 1)) {
 195                 log_info("CPU mask cannot bind CPUs (e.g. %d, %d) that are "
 196                          "in different processor groups\n", search_cpu,
 197                          last_cpu);
 198                 print_mask(cpumask);
 199                 return 1;
 200         }
 201
 202         /* Extract the current processor group mask from the cpumask */
 203         row = cpus_offset / FIO_CPU_MASK_STRIDE;
 204         bit_offset = cpus_offset % FIO_CPU_MASK_STRIDE;
 205         group_cpumask = cpumask->row[row] >> bit_offset;
 206         end = bit_offset + group_size;
 207         if (end > FIO_CPU_MASK_STRIDE && (row + 1 < FIO_CPU_MASK_ROWS)) {
 208                 /* Some of the next row needs to be part of the mask */
 209                 int needed, needed_shift, needed_mask_shift;
 210                 uint64_t needed_mask;
 211
 212                 needed = end - FIO_CPU_MASK_STRIDE;
 213                 needed_shift = FIO_CPU_MASK_STRIDE - bit_offset;
 214                 needed_mask_shift = FIO_CPU_MASK_STRIDE - needed;
 215                 needed_mask = (uint64_t)-1 >> needed_mask_shift;
 216                 dprint(FD_PROCESS,
 217                        "bit_offset=%d end=%d needed=%d needed_shift=%d needed_mask=%" PRIu64 "needed_mask_shift=%d\n",
 218                        bit_offset, end, needed, needed_shift, needed_mask,
 219                        needed_mask_shift);
 220                 group_cpumask |= (cpumask->row[row + 1] & needed_mask) << needed_shift;
 221         }
 222         group_cpumask &= (uint64_t)-1 >> (FIO_CPU_MASK_STRIDE - group_size);
 223
 224         /* Return group and mask */
 225         dprint(FD_PROCESS, "Returning group=%d group_mask=%" PRIu64 "\n",
 226                group, group_cpumask);
 227         *processor_group = group;
 228         *affinity_mask = group_cpumask;
 229
 230         return 0;
 231 }
 232
 233 int fio_setaffinity(int pid, os_cpu_mask_t cpumask)
 234 {
 235         HANDLE handle = NULL;
 236         int group, ret;
 237         uint64_t group_mask = 0;
 238         GROUP_AFFINITY new_group_affinity;
 239
 240         ret = -1;
 241
 242         if (mask_to_group_mask(&cpumask, &group, &group_mask) != 0)
 243                 goto err;
 244
 245         handle = OpenThread(THREAD_QUERY_INFORMATION | THREAD_SET_INFORMATION,
 246                             TRUE, pid);
 247         if (handle == NULL) {
 248                 log_err("fio_setaffinity: failed to get handle for pid %d\n", pid);
 249                 goto err;
 250         }
 251
 252         /* Set group and mask.
 253          * Note: if the GROUP_AFFINITY struct's Reserved members are not
 254          * initialised to 0 then SetThreadGroupAffinity will fail with
 255          * GetLastError() set to ERROR_INVALID_PARAMETER */
 256         new_group_affinity.Mask = (KAFFINITY) group_mask;
 257         new_group_affinity.Group = group;
 258         new_group_affinity.Reserved[0] = 0;
 259         new_group_affinity.Reserved[1] = 0;
 260         new_group_affinity.Reserved[2] = 0;
 261         if (SetThreadGroupAffinity(handle, &new_group_affinity, NULL) != 0)
 262                 ret = 0;
 263         else {
 264                 log_err("fio_setaffinity: failed to set thread affinity (pid %d, group %d, mask %" PRIx64 ", GetLastError=%lu)\n",
 265                         pid, group, group_mask, GetLastError());
 266                 goto err;
 267         }
 268
 269 err:
 270         if (handle)
 271                 CloseHandle(handle);
 272         return ret;
 273 }
 274
 275 static void cpu_to_row_offset(int cpu, int *row, int *offset)
 276 {
 277         *row = cpu / FIO_CPU_MASK_STRIDE;
 278         *offset = cpu << FIO_CPU_MASK_STRIDE * *row;
 279 }
 280
 281 int fio_cpuset_init(os_cpu_mask_t *mask)
 282 {
 283         for (int i = 0; i < FIO_CPU_MASK_ROWS; i++)
 284                 mask->row[i] = 0;
 285         return 0;
 286 }
 287
 288 /*
 289  * fio_getaffinity() should not be called once a fio_setaffinity() call has
 290  * been made because fio_setaffinity() may put the process into multiple
 291  * processor groups
 292  */
 293 int fio_getaffinity(int pid, os_cpu_mask_t *mask)
 294 {
 295         int ret;
 296         int row, offset, end, group, group_size, group_start_cpu;
 297         DWORD_PTR process_mask, system_mask;
 298         HANDLE handle;
 299         PUSHORT current_groups;
 300         USHORT group_count;
 301         WORD online_groups;
 302
 303         ret = -1;
 304         current_groups = NULL;
 305         handle = OpenProcess(PROCESS_QUERY_INFORMATION, TRUE, pid);
 306         if (handle == NULL) {
 307                 log_err("fio_getaffinity: failed to get handle for pid %d\n",
 308                         pid);
 309                 goto err;
 310         }
 311
 312         group_count = 16;
 313         /*
 314          * GetProcessGroupAffinity() seems to expect more than the natural
 315          * alignment for a USHORT from the area pointed to by current_groups so
 316          * arrange for maximum alignment by allocating via malloc()
 317          */
 318         current_groups = malloc(group_count * sizeof(USHORT));
 319         if (!current_groups) {
 320                 log_err("fio_getaffinity: malloc failed\n");
 321                 goto err;
 322         }
 323         if (!GetProcessGroupAffinity(handle, &group_count, current_groups)) {
 324                 log_err("%s: failed to get single group affinity for pid %d (%lu)\n",
 325                         __func__, pid, GetLastError());
 326                 goto err;
 327         }
 328         if (group_count > 1) {
 329                 log_err("%s: pid %d is associated with %d process groups\n",
 330                         __func__, pid, group_count);
 331                 goto err;
 332         }
 333         if (!GetProcessAffinityMask(handle, &process_mask, &system_mask)) {
 334                 log_err("%s: GetProcessAffinityMask() failed for pid %d\n",
 335                         __func__, pid);
 336                 goto err;
 337         }
 338
 339         /* Convert group and group relative mask to full CPU mask */
 340         online_groups = GetActiveProcessorGroupCount();
 341         if (online_groups == 0) {
 342                 log_err("fio_getaffinity: error retrieving total processor groups\n");
 343                 goto err;
 344         }
 345
 346         group = 0;
 347         group_start_cpu = 0;
 348         group_size = 0;
 349         dprint(FD_PROCESS, "current_groups=%d group_count=%d\n",
 350                current_groups[0], group_count);
 351         while (true) {
 352                 group_size = GetActiveProcessorCount(group);
 353                 if (group_size == 0) {
 354                         log_err("fio_getaffinity: error retrieving size of "
 355                                 "processor group %d\n", group);
 356                         goto err;
 357                 } else if (group >= current_groups[0] || group >= online_groups)
 358                         break;
 359                 else {
 360                         group_start_cpu += group_size;
 361                         group++;
 362                 }
 363         }
 364
 365         if (group != current_groups[0]) {
 366                 log_err("fio_getaffinity: could not find processor group %d\n",
 367                         current_groups[0]);
 368                 goto err;
 369         }
 370
 371         dprint(FD_PROCESS, "group_start_cpu=%d, group size=%u\n",
 372                group_start_cpu, group_size);
 373         if ((group_start_cpu + group_size) >= FIO_MAX_CPUS) {
 374                 log_err("fio_getaffinity failed: current CPU affinity (group "
 375                         "%d, group_start_cpu %d, group_size %d) extends "
 376                         "beyond mask's highest CPU (%d)\n", group,
 377                         group_start_cpu, group_size, FIO_MAX_CPUS);
 378                 goto err;
 379         }
 380
 381         fio_cpuset_init(mask);
 382         cpu_to_row_offset(group_start_cpu, &row, &offset);
 383         mask->row[row] = process_mask;
 384         mask->row[row] <<= offset;
 385         end = offset + group_size;
 386         if (end > FIO_CPU_MASK_STRIDE) {
 387                 int needed;
 388                 uint64_t needed_mask;
 389
 390                 needed = FIO_CPU_MASK_STRIDE - end;
 391                 needed_mask = (uint64_t)-1 >> (FIO_CPU_MASK_STRIDE - needed);
 392                 row++;
 393                 mask->row[row] = process_mask;
 394                 mask->row[row] >>= needed;
 395                 mask->row[row] &= needed_mask;
 396         }
 397         ret = 0;
 398
 399 err:
 400         if (handle)
 401                 CloseHandle(handle);
 402         if (current_groups)
 403                 free(current_groups);
 404
 405         return ret;
 406 }
 407
 408 void fio_cpu_clear(os_cpu_mask_t *mask, int cpu)
 409 {
 410         int row, offset;
 411         cpu_to_row_offset(cpu, &row, &offset);
 412
 413         mask->row[row] &= ~(1ULL << offset);
 414 }
 415
 416 void fio_cpu_set(os_cpu_mask_t *mask, int cpu)
 417 {
 418         int row, offset;
 419         cpu_to_row_offset(cpu, &row, &offset);
 420
 421         mask->row[row] |= 1ULL << offset;
 422 }
 423
 424 int fio_cpu_isset(os_cpu_mask_t *mask, int cpu)
 425 {
 426         int row, offset;
 427         cpu_to_row_offset(cpu, &row, &offset);
 428
 429         return (mask->row[row] & (1ULL << offset)) != 0;
 430 }
 431
 432 int fio_cpu_count(os_cpu_mask_t *mask)
 433 {
 434         int count = 0;
 435
 436         for (int i = 0; i < FIO_CPU_MASK_ROWS; i++)
 437                 count += hweight64(mask->row[i]);
 438
 439         return count;
 440 }
 441
 442 int fio_cpuset_exit(os_cpu_mask_t *mask)
 443 {
 444         return 0;
 445 }
 446 #endif /* CONFIG_WINDOWS_XP */