svm: fix inadequate atomic load for chunk mgr
[vpp.git] / src / svm / fifo_segment.c
index 986778d..cb1f08a 100644 (file)
@@ -127,31 +127,22 @@ fsh_virtual_mem_update (fifo_segment_header_t * fsh, u32 slice_index,
   fss->virtual_mem += n_bytes;
 }
 
-static inline void
-fss_chunk_freelist_lock (fifo_segment_slice_t *fss)
+static inline int
+fss_chunk_fl_index_is_valid (fifo_segment_slice_t *fss, u32 fl_index)
 {
-  u32 free = 0;
-  while (!clib_atomic_cmp_and_swap_acq_relax_n (&fss->chunk_lock, &free, 1, 0))
-    {
-      /* atomic load limits number of compare_exchange executions */
-      while (clib_atomic_load_relax_n (&fss->chunk_lock))
-       CLIB_PAUSE ();
-      /* on failure, compare_exchange writes (*p)->lock into free */
-      free = 0;
-    }
+  return (fl_index < FS_CHUNK_VEC_LEN);
 }
 
-static inline void
-fss_chunk_freelist_unlock (fifo_segment_slice_t *fss)
-{
-  /* Make sure all reads/writes are complete before releasing the lock */
-  clib_atomic_release (&fss->chunk_lock);
-}
+#define FS_CL_HEAD_MASK         0xFFFFFFFFFFFF
+#define FS_CL_HEAD_TMASK 0xFFFF000000000000
+#define FS_CL_HEAD_TINC         (1ULL << 48)
 
-static inline int
-fss_chunk_fl_index_is_valid (fifo_segment_slice_t * fss, u32 fl_index)
+static svm_fifo_chunk_t *
+fss_chunk_free_list_head (fifo_segment_header_t *fsh,
+                         fifo_segment_slice_t *fss, u32 fl_index)
 {
-  return (fl_index < FS_CHUNK_VEC_LEN);
+  fs_sptr_t headsp = clib_atomic_load_relax_n (&fss->free_chunks[fl_index]);
+  return fs_chunk_ptr (fsh, headsp & FS_CL_HEAD_MASK);
 }
 
 static void
@@ -159,10 +150,19 @@ fss_chunk_free_list_push (fifo_segment_header_t *fsh,
                          fifo_segment_slice_t *fss, u32 fl_index,
                          svm_fifo_chunk_t *c)
 {
-  fss_chunk_freelist_lock (fss);
-  c->next = fss->free_chunks[fl_index];
-  fss->free_chunks[fl_index] = fs_chunk_sptr (fsh, c);
-  fss_chunk_freelist_unlock (fss);
+  fs_sptr_t old_head, new_head, csp;
+
+  csp = fs_chunk_sptr (fsh, c);
+  ASSERT (csp <= FS_CL_HEAD_MASK);
+  old_head = clib_atomic_load_acq_n (&fss->free_chunks[fl_index]);
+
+  do
+    {
+      c->next = old_head & FS_CL_HEAD_MASK;
+      new_head = csp + ((old_head + FS_CL_HEAD_TINC) & FS_CL_HEAD_TMASK);
+    }
+  while (!clib_atomic_cmp_and_swap_acq_relax (
+    &fss->free_chunks[fl_index], &old_head, &new_head, 1 /* weak */));
 }
 
 static void
@@ -170,32 +170,48 @@ fss_chunk_free_list_push_list (fifo_segment_header_t *fsh,
                               fifo_segment_slice_t *fss, u32 fl_index,
                               svm_fifo_chunk_t *head, svm_fifo_chunk_t *tail)
 {
-  fss_chunk_freelist_lock (fss);
-  tail->next = fss->free_chunks[fl_index];
-  fss->free_chunks[fl_index] = fs_chunk_sptr (fsh, head);
-  fss_chunk_freelist_unlock (fss);
+  fs_sptr_t old_head, new_head, headsp;
+
+  headsp = fs_chunk_sptr (fsh, head);
+  ASSERT (headsp <= FS_CL_HEAD_MASK);
+  old_head = clib_atomic_load_acq_n (&fss->free_chunks[fl_index]);
+
+  do
+    {
+      tail->next = old_head & FS_CL_HEAD_MASK;
+      new_head = headsp + ((old_head + FS_CL_HEAD_TINC) & FS_CL_HEAD_TMASK);
+    }
+  while (!clib_atomic_cmp_and_swap_acq_relax (
+    &fss->free_chunks[fl_index], &old_head, &new_head, 1 /* weak */));
 }
 
 static svm_fifo_chunk_t *
 fss_chunk_free_list_pop (fifo_segment_header_t *fsh, fifo_segment_slice_t *fss,
                         u32 fl_index)
 {
+  fs_sptr_t old_head, new_head;
   svm_fifo_chunk_t *c;
 
   ASSERT (fss_chunk_fl_index_is_valid (fss, fl_index));
 
-  fss_chunk_freelist_lock (fss);
+  old_head = clib_atomic_load_acq_n (&fss->free_chunks[fl_index]);
 
-  if (!fss->free_chunks[fl_index])
+  /* Lock-free stacks are affected by ABA if a side allocates a chunk and
+   * shortly thereafter frees it. To circumvent that, reuse the upper bits
+   * of the head of the list shared pointer, i.e., offset to where the chunk
+   * is, as a tag. The tag is incremented with each push/pop operation and
+   * therefore collisions can only happen if an element is popped and pushed
+   * exactly after a complete wrap of the tag (16 bits). It's unlikely either
+   * of the sides will be descheduled for that long */
+  do
     {
-      fss_chunk_freelist_unlock (fss);
-      return 0;
+      if (!(old_head & FS_CL_HEAD_MASK))
+       return 0;
+      c = fs_chunk_ptr (fsh, old_head & FS_CL_HEAD_MASK);
+      new_head = c->next + ((old_head + FS_CL_HEAD_TINC) & FS_CL_HEAD_TMASK);
     }
-
-  c = fs_chunk_ptr (fsh, fss->free_chunks[fl_index]);
-  fss->free_chunks[fl_index] = c->next;
-
-  fss_chunk_freelist_unlock (fss);
+  while (!clib_atomic_cmp_and_swap_acq_relax (
+    &fss->free_chunks[fl_index], &old_head, &new_head, 1 /* weak */));
 
   return c;
 }
@@ -678,7 +694,8 @@ free_list:
       if (data_bytes <= fss_fl_chunk_bytes (fss) + n_free)
        {
          u32 min_size = FIFO_SEGMENT_MIN_FIFO_SIZE;
-
+         if (n_free < min_size)
+           goto done;
          batch = (data_bytes - fss_fl_chunk_bytes (fss)) / min_size;
          batch = clib_min (batch + 1, n_free / min_size);
          if (fsh_try_alloc_chunk_batch (fsh, fss, 0, batch))
@@ -814,7 +831,7 @@ fifo_segment_cleanup (fifo_segment_t *fs)
   vec_free (fs->slices);
 
   vec_foreach (fs->mqs, mq)
-    vec_free (mq->rings);
+    svm_msg_q_cleanup (mq);
 
   vec_free (fs->mqs);
 }
@@ -1022,6 +1039,30 @@ fifo_segment_fifo_offset (svm_fifo_t *f)
   return (u8 *) f->shr - (u8 *) f->fs_hdr;
 }
 
+svm_fifo_chunk_t *
+fifo_segment_alloc_chunk_w_slice (fifo_segment_t *fs, u32 slice_index,
+                                 u32 chunk_size)
+{
+  fifo_segment_header_t *fsh = fs->h;
+  fifo_segment_slice_t *fss;
+
+  fss = fsh_slice_get (fsh, slice_index);
+  return fsh_try_alloc_chunk (fsh, fss, chunk_size);
+}
+
+void
+fifo_segment_collect_chunk (fifo_segment_t *fs, u32 slice_index,
+                           svm_fifo_chunk_t *c)
+{
+  fsh_collect_chunks (fs->h, slice_index, c);
+}
+
+uword
+fifo_segment_chunk_offset (fifo_segment_t *fs, svm_fifo_chunk_t *c)
+{
+  return (u8 *) c - (u8 *) fs->h;
+}
+
 svm_msg_q_t *
 fifo_segment_msg_q_alloc (fifo_segment_t *fs, u32 mq_index,
                          svm_msg_q_cfg_t *cfg)
@@ -1271,7 +1312,7 @@ fs_slice_num_free_chunks (fifo_segment_header_t *fsh,
     {
       for (i = 0; i < FS_CHUNK_VEC_LEN; i++)
        {
-         c = fs_chunk_ptr (fsh, fss->free_chunks[i]);
+         c = fss_chunk_free_list_head (fsh, fss, i);
          if (c == 0)
            continue;
 
@@ -1290,7 +1331,7 @@ fs_slice_num_free_chunks (fifo_segment_header_t *fsh,
   if (fl_index >= FS_CHUNK_VEC_LEN)
     return 0;
 
-  c = fs_chunk_ptr (fsh, fss->free_chunks[fl_index]);
+  c = fss_chunk_free_list_head (fsh, fss, fl_index);
   if (c == 0)
     return 0;
 
@@ -1519,7 +1560,7 @@ format_fifo_segment (u8 * s, va_list * args)
       fss = fsh_slice_get (fsh, slice_index);
       for (i = 0; i < FS_CHUNK_VEC_LEN; i++)
        {
-         c = fs_chunk_ptr (fsh, fss->free_chunks[i]);
+         c = fss_chunk_free_list_head (fsh, fss, i);
          if (c == 0 && fss->num_chunks[i] == 0)
            continue;
          count = 0;