]> git.saurik.com Git - apple/xnu.git/blobdiff - bsd/sys/mcache.h
xnu-1228.tar.gz
[apple/xnu.git] / bsd / sys / mcache.h
diff --git a/bsd/sys/mcache.h b/bsd/sys/mcache.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..caa6250
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,283 @@
+/*
+ * Copyright (c) 2006-2007 Apple Inc. All rights reserved.
+ *
+ * @APPLE_OSREFERENCE_LICENSE_HEADER_START@
+ * 
+ * This file contains Original Code and/or Modifications of Original Code
+ * as defined in and that are subject to the Apple Public Source License
+ * Version 2.0 (the 'License'). You may not use this file except in
+ * compliance with the License. The rights granted to you under the License
+ * may not be used to create, or enable the creation or redistribution of,
+ * unlawful or unlicensed copies of an Apple operating system, or to
+ * circumvent, violate, or enable the circumvention or violation of, any
+ * terms of an Apple operating system software license agreement.
+ * 
+ * Please obtain a copy of the License at
+ * http://www.opensource.apple.com/apsl/ and read it before using this file.
+ * 
+ * The Original Code and all software distributed under the License are
+ * distributed on an 'AS IS' basis, WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EITHER
+ * EXPRESS OR IMPLIED, AND APPLE HEREBY DISCLAIMS ALL SUCH WARRANTIES,
+ * INCLUDING WITHOUT LIMITATION, ANY WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
+ * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, QUIET ENJOYMENT OR NON-INFRINGEMENT.
+ * Please see the License for the specific language governing rights and
+ * limitations under the License.
+ * 
+ * @APPLE_OSREFERENCE_LICENSE_HEADER_END@
+ */
+#ifndef _SYS_MCACHE_H
+#define        _SYS_MCACHE_H
+
+#ifdef KERNEL_PRIVATE
+
+#ifdef  __cplusplus
+extern "C" {
+#endif
+
+#include <sys/types.h>
+#include <sys/queue.h>
+#include <mach/boolean.h>
+#include <kern/locks.h>
+
+#ifdef ASSERT
+#undef ASSERT
+#endif
+
+#ifdef VERIFY
+#undef VERIFY
+#endif
+
+/*
+ * Unlike VERIFY(), ASSERT() is evaluated only in DEBUG build.
+ */
+#define        VERIFY(EX)      ((void)((EX) || assfail(#EX, __FILE__, __LINE__)))
+#if DEBUG
+#define        ASSERT(EX)      VERIFY(EX)
+#else
+#define        ASSERT(EX)      ((void)0)
+#endif
+
+#if defined(__ppc__)
+#define        CPU_CACHE_SIZE  128
+#elif defined(__arm__)
+#define        CPU_CACHE_SIZE  32
+#else
+#define        CPU_CACHE_SIZE  64
+#endif
+
+#ifndef IS_P2ALIGNED
+#define        IS_P2ALIGNED(v, a) \
+       ((((uintptr_t)(v)) & ((uintptr_t)(a) - 1)) == 0)
+#endif /* IS_P2ALIGNED */
+
+#ifndef P2ROUNDUP
+#define        P2ROUNDUP(x, align) \
+       (-(-((uintptr_t)(x)) & -(align)))
+#endif /* P2ROUNDUP */
+
+#ifndef P2ROUNDDOWN
+#define        P2ROUNDDOWN(x, align) \
+       (((uintptr_t)(x)) & ~((uintptr_t)(align) - 1))
+#endif /* P2ROUNDDOWN */
+
+#define        MCACHE_FREE_PATTERN             0xdeadbeefdeadbeefULL
+#define        MCACHE_UNINITIALIZED_PATTERN    0xbaddcafebaddcafeULL
+
+/*
+ * mcache allocation request flags.
+ *
+ * MCR_NOSLEEP and MCR_FAILOK are mutually exclusive.  The latter is used
+ * by the mbuf allocator to handle the implementation of several caches that
+ * involve multiple layers of mcache.  It implies a best effort blocking
+ * allocation request; if the request cannot be satisfied, the caller will
+ * be blocked until further notice, similar to MCR_SLEEP, except that upon
+ * a wake up it will return immediately to the caller regardless of whether
+ * the request can been fulfilled.
+ *
+ * MCR_TRYHARD implies a non-blocking allocation request, regardless of
+ * whether MCR_NOSLEEP is set.  It informs the allocator that the request
+ * should not cause the calling thread to block, and that it must have
+ * exhausted all possible schemes to fulfill the request, including doing
+ * reclaims and/or purges, before returning to the caller.
+ *
+ * Regular mcache clients should only use MCR_SLEEP or MCR_NOSLEEP.
+ */
+#define        MCR_SLEEP       0x0000          /* same as M_WAITOK */
+#define        MCR_NOSLEEP     0x0001          /* same as M_NOWAIT */
+#define        MCR_FAILOK      0x0100          /* private, for internal use only */
+#define        MCR_TRYHARD     0x0200          /* private, for internal use only */
+#define        MCR_USR1        0x1000          /* private, for internal use only */
+
+#define        MCR_NONBLOCKING (MCR_NOSLEEP | MCR_FAILOK | MCR_TRYHARD)
+
+/*
+ * Generic one-way linked list element structure.  This is used to handle
+ * mcache_alloc_ext() requests in order to chain the allocated objects
+ * together before returning them to the caller.
+ */
+typedef struct mcache_obj {
+       struct mcache_obj       *obj_next;
+} mcache_obj_t;
+
+typedef struct mcache_bkt {
+       void            *bkt_next;      /* next bucket in list */
+       void            *bkt_obj[1];    /* one or more objects */
+} mcache_bkt_t;
+
+typedef struct mcache_bktlist {
+       mcache_bkt_t    *bl_list;       /* bucket list */
+       u_int32_t       bl_total;       /* number of buckets */
+       u_int32_t       bl_min;         /* min since last update */
+       u_int32_t       bl_reaplimit;   /* max reapable buckets */
+       u_int64_t       bl_alloc;       /* allocations from this list */
+} mcache_bktlist_t;
+
+typedef struct mcache_bkttype {
+       int             bt_bktsize;     /* bucket size (number of elements) */
+       size_t          bt_minbuf;      /* all smaller buffers qualify */
+       size_t          bt_maxbuf;      /* no larger bfufers qualify */
+       struct mcache   *bt_cache;      /* bucket cache */
+} mcache_bkttype_t;
+
+typedef struct mcache_cpu {
+       decl_lck_mtx_data(, cc_lock);
+       mcache_bkt_t    *cc_filled;     /* the currently filled bucket */
+       mcache_bkt_t    *cc_pfilled;    /* the previously filled bucket */
+       u_int64_t       cc_alloc;       /* allocations from this cpu */
+       u_int64_t       cc_free;        /* frees to this cpu */
+       int             cc_objs;        /* number of objects in filled bkt */
+       int             cc_pobjs;       /* number of objects in previous bkt */
+       int             cc_bktsize;     /* number of elements in a full bkt */
+} __attribute__((aligned(CPU_CACHE_SIZE), packed)) mcache_cpu_t;
+
+typedef unsigned int (*mcache_allocfn_t)(void *, mcache_obj_t ***,
+    unsigned int, int);
+typedef void (*mcache_freefn_t)(void *, mcache_obj_t *, boolean_t);
+typedef void (*mcache_auditfn_t)(void *, mcache_obj_t *, boolean_t);
+typedef void (*mcache_notifyfn_t)(void *, u_int32_t);
+
+typedef struct mcache {
+       /*
+        * Cache properties
+        */
+       LIST_ENTRY(mcache) mc_list;     /* cache linkage */
+       char            mc_name[32];    /* cache name */
+       struct zone     *mc_slab_zone;  /* backend zone allocator */
+       mcache_allocfn_t mc_slab_alloc; /* slab layer allocate callback */
+       mcache_freefn_t mc_slab_free;   /* slab layer free callback */
+       mcache_auditfn_t mc_slab_audit; /* slab layer audit callback */
+       mcache_notifyfn_t mc_slab_notify; /* slab layer notify callback */
+       void            *mc_private;    /* opaque arg to callbacks */
+       size_t          mc_bufsize;     /* object size */
+       size_t          mc_align;       /* object alignment */
+       u_int32_t       mc_flags;       /* cache creation flags */
+       u_int32_t       mc_purge_cnt;   /* # of purges requested by slab */
+       u_int32_t       mc_enable_cnt;  /* # of reenables due to purges */
+       u_int32_t       mc_waiter_cnt;  /* # of slab layer waiters */
+       u_int32_t       mc_wretry_cnt;  /* # of wait retries */
+       u_int32_t       mc_nwretry_cnt; /* # of no-wait retry attempts */
+       u_int32_t       mc_nwfail_cnt;  /* # of no-wait retries that failed */
+       decl_lck_mtx_data(, mc_sync_lock); /* protects purges and reenables */
+       lck_attr_t      *mc_sync_lock_attr;
+       lck_grp_t       *mc_sync_lock_grp;
+       lck_grp_attr_t  *mc_sync_lock_grp_attr;
+       /*
+        * Keep CPU and buckets layers lock statistics separate.
+        */
+       lck_attr_t      *mc_cpu_lock_attr;
+       lck_grp_t       *mc_cpu_lock_grp;
+       lck_grp_attr_t  *mc_cpu_lock_grp_attr;
+
+       /*
+        * Bucket layer common to all CPUs
+        */
+       decl_lck_mtx_data(, mc_bkt_lock);
+       lck_attr_t      *mc_bkt_lock_attr;
+       lck_grp_t       *mc_bkt_lock_grp;
+       lck_grp_attr_t  *mc_bkt_lock_grp_attr;
+       mcache_bkttype_t *cache_bkttype;        /* bucket type */
+       mcache_bktlist_t mc_full;               /* full buckets */
+       mcache_bktlist_t mc_empty;              /* empty buckets */
+       size_t          mc_chunksize;           /* bufsize + alignment */
+       u_int32_t       mc_bkt_contention;      /* lock contention count */
+       u_int32_t       mc_bkt_contention_prev; /* previous snapshot */
+
+       /*
+        * Per-CPU layer, aligned at cache line boundary
+        */
+       mcache_cpu_t    mc_cpu[1];
+} mcache_t;
+
+#define        MCACHE_ALIGN    8       /* default guaranteed alignment */
+
+/* Valid values for mc_flags */
+#define        MCF_VERIFY      0x00000001      /* enable verification */
+#define        MCF_AUDIT       0x00000002      /* enable transaction auditing */
+#define        MCF_NOCPUCACHE  0x00000010      /* disable CPU layer caching */
+
+#define        MCF_DEBUG       (MCF_VERIFY | MCF_AUDIT)
+#define        MCF_FLAGS_MASK  (MCF_DEBUG | MCF_NOCPUCACHE)
+
+/* Valid values for notify callback */
+#define        MCN_RETRYALLOC  0x00000001      /* Allocation should be retried */
+
+#define        MCACHE_STACK_DEPTH 16
+
+typedef struct mcache_audit {
+       struct mcache_audit *mca_next;  /* next audit struct */
+       void            *mca_addr;      /* address of buffer */
+       mcache_t        *mca_cache;     /* parent cache of the buffer */
+       struct thread   *mca_thread;    /* thread doing transaction */
+       struct thread   *mca_pthread;   /* previous transaction thread */
+       size_t          mca_contents_size; /* size of contents */
+       void            *mca_contents;  /* contents at last free */
+       uint16_t        mca_depth;      /* pc stack depth */
+       uint16_t        mca_pdepth;     /* previous transaction pc stack */
+       void            *mca_stack[MCACHE_STACK_DEPTH];
+       void            *mca_pstack[MCACHE_STACK_DEPTH];
+       void            *mca_uptr;      /* user-specific pointer */
+       uint32_t        mca_uflags;     /* user-specific flags */
+} mcache_audit_t;
+
+__private_extern__ int assfail(const char *, const char *, int);
+__private_extern__ void mcache_init(void);
+__private_extern__ unsigned int mcache_getflags(void);
+__private_extern__ mcache_t *mcache_create(const char *, size_t,
+    size_t, u_int32_t, int);
+__private_extern__ void *mcache_alloc(mcache_t *, int);
+__private_extern__ void mcache_free(mcache_t *, void *);
+__private_extern__ mcache_t *mcache_create_ext(const char *, size_t,
+    mcache_allocfn_t, mcache_freefn_t, mcache_auditfn_t, mcache_notifyfn_t,
+    void *, u_int32_t, int);
+__private_extern__ void mcache_destroy(mcache_t *);
+__private_extern__ unsigned int mcache_alloc_ext(mcache_t *, mcache_obj_t **,
+    unsigned int, int);
+__private_extern__ void mcache_free_ext(mcache_t *, mcache_obj_t *);
+__private_extern__ void mcache_reap(void);
+__private_extern__ boolean_t mcache_purge_cache(mcache_t *);
+__private_extern__ void mcache_waiter_inc(mcache_t *);
+__private_extern__ void mcache_waiter_dec(mcache_t *);
+__private_extern__ boolean_t mcache_bkt_isempty(mcache_t *);
+
+__private_extern__ void mcache_buffer_log(mcache_audit_t *, void *, mcache_t *);
+__private_extern__ void mcache_set_pattern(u_int64_t, void *, size_t);
+__private_extern__ void *mcache_verify_pattern(u_int64_t, void *, size_t);
+__private_extern__ void *mcache_verify_set_pattern(u_int64_t, u_int64_t,
+    void *, size_t);
+__private_extern__ void mcache_audit_free_verify(mcache_audit_t *,
+    void *, size_t, size_t);
+__private_extern__ void mcache_audit_free_verify_set(mcache_audit_t *,
+    void *, size_t, size_t);
+__private_extern__ char *mcache_dump_mca(mcache_audit_t *);
+__private_extern__ void mcache_audit_panic(mcache_audit_t *, void *, size_t,
+    int64_t, int64_t);
+
+__private_extern__ mcache_t *mcache_audit_cache;
+
+#ifdef  __cplusplus
+}
+#endif
+
+#endif /* KERNEL_PRIVATE */
+
+#endif /* _SYS_MCACHE_H */