chiark - git - ian - stressapptest/blob - src/os.cc

   1 // Copyright 2006 Google Inc. All Rights Reserved.
   2 // Author: nsanders, menderico
   3
   4 // Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   5 // you may not use this file except in compliance with the License.
   6 // You may obtain a copy of the License at
   7
   8 //      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   9
  10 // Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  11 // distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  12 // WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  13 // See the License for the specific language governing permissions and
  14 // limitations under the License.
  15
  16 // os.cc : os and machine specific implementation
  17 // This file includes an abstracted interface
  18 // for linux-distro specific and HW specific
  19 // interfaces.
  20
  21 #include "os.h"
  22
  23 #include <errno.h>
  24 #include <fcntl.h>
  25 #include <linux/types.h>
  26 #include <malloc.h>
  27 #include <stdio.h>
  28 #include <stdlib.h>
  29 #include <string.h>
  30 #include <sys/mman.h>
  31 #include <sys/ioctl.h>
  32 #include <sys/time.h>
  33 #include <sys/types.h>
  34 #include <sys/ipc.h>
  35 #ifdef HAVE_SYS_SHM_H
  36 #include <sys/shm.h>
  37 #endif
  38 #include <unistd.h>
  39
  40 #ifndef SHM_HUGETLB
  41 #define SHM_HUGETLB      04000  // remove when glibc defines it
  42 #endif
  43
  44 #include <string>
  45 #include <list>
  46
  47 // This file must work with autoconf on its public version,
  48 // so these includes are correct.
  49 #include "sattypes.h"
  50 #include "error_diag.h"
  51 #include "clock.h"
  52
  53 // OsLayer initialization.
  54 OsLayer::OsLayer() {
  55   testmem_ = 0;
  56   testmemsize_ = 0;
  57   totalmemsize_ = 0;
  58   min_hugepages_bytes_ = 0;
  59   reserve_mb_ = 0;
  60   normal_mem_ = true;
  61   use_hugepages_ = false;
  62   use_posix_shm_ = false;
  63   dynamic_mapped_shmem_ = false;
  64   mmapped_allocation_ = false;
  65   shmid_ = 0;
  66
  67   time_initialized_ = 0;
  68
  69   regionsize_ = 0;
  70   regioncount_ = 1;
  71   num_cpus_ = 0;
  72   num_nodes_ = 0;
  73   num_cpus_per_node_ = 0;
  74   error_diagnoser_ = 0;
  75   err_log_callback_ = 0;
  76   error_injection_ = false;
  77
  78   void *pvoid = 0;
  79   address_mode_ = sizeof(pvoid) * 8;
  80
  81   has_clflush_ = false;
  82   has_sse2_ = false;
  83
  84   use_flush_page_cache_ = false;
  85
  86   clock_ = NULL;
  87 }
  88
  89 // OsLayer cleanup.
  90 OsLayer::~OsLayer() {
  91   if (error_diagnoser_)
  92     delete error_diagnoser_;
  93   if (clock_)
  94     delete clock_;
  95 }
  96
  97 // OsLayer initialization.
  98 bool OsLayer::Initialize() {
  99   if (!clock_) {
 100     clock_ = new Clock();
 101   }
 102
 103   time_initialized_ = clock_->Now();
 104   // Detect asm support.
 105   GetFeatures();
 106
 107   if (num_cpus_ == 0) {
 108     num_nodes_ = 1;
 109     num_cpus_ = sysconf(_SC_NPROCESSORS_ONLN);
 110     num_cpus_per_node_ = num_cpus_ / num_nodes_;
 111   }
 112   logprintf(5, "Log: %d nodes, %d cpus.\n", num_nodes_, num_cpus_);
 113   sat_assert(CPU_SETSIZE >= num_cpus_);
 114   cpu_sets_.resize(num_nodes_);
 115   cpu_sets_valid_.resize(num_nodes_);
 116   // Create error diagnoser.
 117   error_diagnoser_ = new ErrorDiag();
 118   if (!error_diagnoser_->set_os(this))
 119     return false;
 120   return true;
 121 }
 122
 123 // Machine type detected. Can we implement all these functions correctly?
 124 bool OsLayer::IsSupported() {
 125   if (kOpenSource) {
 126     // There are no explicitly supported systems in open source version.
 127     return true;
 128   }
 129
 130   // This is the default empty implementation.
 131   // SAT won't report full error information.
 132   return false;
 133 }
 134
 135 int OsLayer::AddressMode() {
 136   // Detect 32/64 bit binary.
 137   void *pvoid = 0;
 138   return sizeof(pvoid) * 8;
 139 }
 140
 141 // Translates user virtual to physical address.
 142 uint64 OsLayer::VirtualToPhysical(void *vaddr) {
 143   uint64 frame, shift;
 144   off64_t off = ((uintptr_t)vaddr) / sysconf(_SC_PAGESIZE) * 8;
 145   int fd = open(kPagemapPath, O_RDONLY);
 146   // /proc/self/pagemap is available in kernel >= 2.6.25
 147   if (fd < 0)
 148     return 0;
 149
 150   if (lseek64(fd, off, SEEK_SET) != off || read(fd, &frame, 8) != 8) {
 151     int err = errno;
 152     string errtxt = ErrorString(err);
 153     logprintf(0, "Process Error: failed to access %s with errno %d (%s)\n",
 154               kPagemapPath, err, errtxt.c_str());
 155     if (fd >= 0)
 156       close(fd);
 157     return 0;
 158   }
 159   close(fd);
 160   if (!(frame & (1LL << 63)) || (frame & (1LL << 62)))
 161     return 0;
 162   shift = (frame >> 55) & 0x3f;
 163   frame = (frame & 0x007fffffffffffffLL) << shift;
 164   return frame | ((uintptr_t)vaddr & ((1LL << shift) - 1));
 165 }
 166
 167 // Returns the HD device that contains this file.
 168 string OsLayer::FindFileDevice(string filename) {
 169   return "hdUnknown";
 170 }
 171
 172 // Returns a list of locations corresponding to HD devices.
 173 list<string> OsLayer::FindFileDevices() {
 174   // No autodetection on unknown systems.
 175   list<string> locations;
 176   return locations;
 177 }
 178
 179
 180 // Get HW core features from cpuid instruction.
 181 void OsLayer::GetFeatures() {
 182 #if defined(STRESSAPPTEST_CPU_X86_64) || defined(STRESSAPPTEST_CPU_I686)
 183   unsigned int eax = 1, ebx, ecx, edx;
 184   cpuid(&eax, &ebx, &ecx, &edx);
 185   has_clflush_ = (edx >> 19) & 1;
 186   has_sse2_ = (edx >> 26) & 1;
 187
 188   logprintf(9, "Log: has clflush: %s, has sse2: %s\n",
 189             has_clflush_ ? "true" : "false",
 190             has_sse2_ ? "true" : "false");
 191 #elif defined(STRESSAPPTEST_CPU_PPC)
 192   // All PPC implementations have cache flush instructions.
 193   has_clflush_ = true;
 194 #elif defined(STRESSAPPTEST_CPU_ARMV7A)
 195 #warning "Unsupported CPU type ARMV7A: unable to determine feature set."
 196 #else
 197 #warning "Unsupported CPU type: unable to determine feature set."
 198 #endif
 199 }
 200
 201
 202 // Enable FlushPageCache to be functional instead of a NOP.
 203 void OsLayer::ActivateFlushPageCache(void) {
 204   logprintf(9, "Log: page cache will be flushed as needed\n");
 205   use_flush_page_cache_ = true;
 206 }
 207
 208 // Flush the page cache to ensure reads come from the disk.
 209 bool OsLayer::FlushPageCache(void) {
 210   if (!use_flush_page_cache_)
 211     return true;
 212
 213   // First, ask the kernel to write the cache to the disk.
 214   sync();
 215
 216   // Second, ask the kernel to empty the cache by writing "1" to
 217   // "/proc/sys/vm/drop_caches".
 218   static const char *drop_caches_file = "/proc/sys/vm/drop_caches";
 219   int dcfile = open(drop_caches_file, O_WRONLY);
 220   if (dcfile < 0) {
 221     int err = errno;
 222     string errtxt = ErrorString(err);
 223     logprintf(3, "Log: failed to open %s - err %d (%s)\n",
 224               drop_caches_file, err, errtxt.c_str());
 225     return false;
 226   }
 227
 228   ssize_t bytes_written = write(dcfile, "1", 1);
 229   close(dcfile);
 230
 231   if (bytes_written != 1) {
 232     int err = errno;
 233     string errtxt = ErrorString(err);
 234     logprintf(3, "Log: failed to write %s - err %d (%s)\n",
 235               drop_caches_file, err, errtxt.c_str());
 236     return false;
 237   }
 238   return true;
 239 }
 240
 241
 242 // We need to flush the cacheline here.
 243 void OsLayer::Flush(void *vaddr) {
 244   // Use the generic flush. This function is just so we can override
 245   // this if we are so inclined.
 246   if (has_clflush_) {
 247     OsLayer::FastFlush(vaddr);
 248   }
 249 }
 250
 251
 252 // Run C or ASM copy as appropriate..
 253 bool OsLayer::AdlerMemcpyWarm(uint64 *dstmem, uint64 *srcmem,
 254                               unsigned int size_in_bytes,
 255                               AdlerChecksum *checksum) {
 256   if (has_sse2_) {
 257     return AdlerMemcpyAsm(dstmem, srcmem, size_in_bytes, checksum);
 258   } else {
 259     return AdlerMemcpyWarmC(dstmem, srcmem, size_in_bytes, checksum);
 260   }
 261 }
 262
 263
 264 // Translate physical address to memory module/chip name.
 265 // Assumes interleaving between two memory channels based on the XOR of
 266 // all address bits in the 'channel_hash' mask, with repeated 'channel_width_'
 267 // blocks with bits distributed from each chip in that channel.
 268 int OsLayer::FindDimm(uint64 addr, char *buf, int len) {
 269   if (!channels_) {
 270     snprintf(buf, len, "DIMM Unknown");
 271     return -1;
 272   }
 273
 274   // Find channel by XORing address bits in channel_hash mask.
 275   uint32 low = static_cast<uint32>(addr & channel_hash_);
 276   uint32 high = static_cast<uint32>((addr & channel_hash_) >> 32);
 277   vector<string>& channel = (*channels_)[
 278       __builtin_parity(high) ^ __builtin_parity(low)];
 279
 280   // Find dram chip by finding which byte within the channel
 281   // by address mod channel width, then divide the channel
 282   // evenly among the listed dram chips. Note, this will not work
 283   // with x4 dram.
 284   int chip = (addr % (channel_width_ / 8)) /
 285              ((channel_width_ / 8) / channel.size());
 286   string name = channel[chip];
 287   snprintf(buf, len, "%s", name.c_str());
 288   return 1;
 289 }
 290
 291
 292 // Classifies addresses according to "regions"
 293 // This isn't really implemented meaningfully here..
 294 int32 OsLayer::FindRegion(uint64 addr) {
 295   static bool warned = false;
 296
 297   if (regionsize_ == 0) {
 298     regionsize_ = totalmemsize_ / 8;
 299     if (regionsize_ < 512 * kMegabyte)
 300       regionsize_ = 512 * kMegabyte;
 301     regioncount_ = totalmemsize_ / regionsize_;
 302     if (regioncount_ < 1) regioncount_ = 1;
 303   }
 304
 305   int32 region_num = addr / regionsize_;
 306   if (region_num >= regioncount_) {
 307     if (!warned) {
 308         logprintf(0, "Log: region number %d exceeds region count %d\n",
 309                   region_num, regioncount_);
 310         warned = true;
 311     }
 312     region_num = region_num % regioncount_;
 313   }
 314   return region_num;
 315 }
 316
 317 // Report which cores are associated with a given region.
 318 cpu_set_t *OsLayer::FindCoreMask(int32 region) {
 319   sat_assert(region >= 0);
 320   region %= num_nodes_;
 321   if (!cpu_sets_valid_[region]) {
 322     CPU_ZERO(&cpu_sets_[region]);
 323     for (int i = 0; i < num_cpus_per_node_; ++i) {
 324       CPU_SET(i + region * num_cpus_per_node_, &cpu_sets_[region]);
 325     }
 326     cpu_sets_valid_[region] = true;
 327     logprintf(5, "Log: Region %d mask 0x%s\n",
 328                  region, FindCoreMaskFormat(region).c_str());
 329   }
 330   return &cpu_sets_[region];
 331 }
 332
 333 // Return cores associated with a given region in hex string.
 334 string OsLayer::FindCoreMaskFormat(int32 region) {
 335   cpu_set_t* mask = FindCoreMask(region);
 336   string format = cpuset_format(mask);
 337   if (format.size() < 8)
 338     format = string(8 - format.size(), '0') + format;
 339   return format;
 340 }
 341
 342 // Report an error in an easily parseable way.
 343 bool OsLayer::ErrorReport(const char *part, const char *symptom, int count) {
 344   time_t now = clock_->Now();
 345   int ttf = now - time_initialized_;
 346   if (strlen(symptom) && strlen(part)) {
 347     logprintf(0, "Report Error: %s : %s : %d : %ds\n",
 348               symptom, part, count, ttf);
 349   } else {
 350     // Log something so the error still shows up, but this won't break the
 351     // parser.
 352     logprintf(0, "Warning: Invalid Report Error: "
 353               "%s : %s : %d : %ds\n", symptom, part, count, ttf);
 354   }
 355   return true;
 356 }
 357
 358 // Read the number of hugepages out of the kernel interface in proc.
 359 int64 OsLayer::FindHugePages() {
 360   char buf[65] = "0";
 361
 362   // This is a kernel interface to query the numebr of hugepages
 363   // available in the system.
 364   static const char *hugepages_info_file = "/proc/sys/vm/nr_hugepages";
 365   int hpfile = open(hugepages_info_file, O_RDONLY);
 366
 367   ssize_t bytes_read = read(hpfile, buf, 64);
 368   close(hpfile);
 369
 370   if (bytes_read <= 0) {
 371     logprintf(12, "Log: /proc/sys/vm/nr_hugepages "
 372                   "read did not provide data\n");
 373     return 0;
 374   }
 375
 376   if (bytes_read == 64) {
 377     logprintf(0, "Process Error: /proc/sys/vm/nr_hugepages "
 378                  "is surprisingly large\n");
 379     return 0;
 380   }
 381
 382   // Add a null termintation to be string safe.
 383   buf[bytes_read] = '\0';
 384   // Read the page count.
 385   int64 pages = strtoull(buf, NULL, 10);  // NOLINT
 386
 387   return pages;
 388 }
 389
 390 int64 OsLayer::FindFreeMemSize() {
 391   int64 size = 0;
 392   int64 minsize = 0;
 393   if (totalmemsize_ > 0)
 394     return totalmemsize_;
 395
 396   int64 pages = sysconf(_SC_PHYS_PAGES);
 397   int64 avpages = sysconf(_SC_AVPHYS_PAGES);
 398   int64 pagesize = sysconf(_SC_PAGESIZE);
 399   int64 physsize = pages * pagesize;
 400   int64 avphyssize = avpages * pagesize;
 401
 402   // Assume 2MB hugepages.
 403   int64 hugepagesize = FindHugePages() * 2 * kMegabyte;
 404
 405   if ((pages == -1) || (pagesize == -1)) {
 406     logprintf(0, "Process Error: sysconf could not determine memory size.\n");
 407     return 0;
 408   }
 409
 410   // We want to leave enough stuff for things to run.
 411   // If the user specified a minimum amount of memory to expect, require that.
 412   // Otherwise, if more than 2GB is present, leave 192M + 5% for other stuff.
 413   // If less than 2GB is present use 85% of what's available.
 414   // These are fairly arbitrary numbers that seem to work OK.
 415   //
 416   // TODO(nsanders): is there a more correct way to determine target
 417   // memory size?
 418   if (hugepagesize > 0) {
 419     if (min_hugepages_bytes_ > 0) {
 420       minsize = min_hugepages_bytes_;
 421     } else {
 422       minsize = hugepagesize;
 423     }
 424   } else {
 425     if (physsize < 2048LL * kMegabyte) {
 426       minsize = ((pages * 85) / 100) * pagesize;
 427     } else {
 428       minsize = ((pages * 95) / 100) * pagesize - (192 * kMegabyte);
 429     }
 430     // Make sure that at least reserve_mb_ is left for the system.
 431     if (reserve_mb_ > 0) {
 432       int64 totalsize = pages * pagesize;
 433       int64 reserve_kb = reserve_mb_ * kMegabyte;
 434       if (reserve_kb > totalsize) {
 435         logprintf(0, "Procedural Error: %lld is bigger than the total memory "
 436                   "available %lld\n", reserve_kb, totalsize);
 437       } else if (reserve_kb > totalsize - minsize) {
 438         logprintf(5, "Warning: Overriding memory to use: original %lld, "
 439                   "current %lld\n", minsize, totalsize - reserve_kb);
 440         minsize = totalsize - reserve_kb;
 441       }
 442     }
 443   }
 444
 445   // Use hugepage sizing if available.
 446   if (hugepagesize > 0) {
 447     if (hugepagesize < minsize) {
 448       logprintf(0, "Procedural Error: Not enough hugepages. "
 449                    "%lldMB available < %lldMB required.\n",
 450                 hugepagesize / kMegabyte,
 451                 minsize / kMegabyte);
 452       // Require the calculated minimum amount of memory.
 453       size = minsize;
 454     } else {
 455       // Require that we get all hugepages.
 456       size = hugepagesize;
 457     }
 458   } else {
 459     // Require the calculated minimum amount of memory.
 460     size = minsize;
 461   }
 462
 463   logprintf(5, "Log: Total %lld MB. Free %lld MB. Hugepages %lld MB. "
 464                "Targeting %lld MB (%lld%%)\n",
 465             physsize / kMegabyte,
 466             avphyssize / kMegabyte,
 467             hugepagesize / kMegabyte,
 468             size / kMegabyte,
 469             size * 100 / physsize);
 470
 471   totalmemsize_ = size;
 472   return size;
 473 }
 474
 475 // Allocates all memory available.
 476 int64 OsLayer::AllocateAllMem() {
 477   int64 length = FindFreeMemSize();
 478   bool retval = AllocateTestMem(length, 0);
 479   if (retval)
 480     return length;
 481   else
 482     return 0;
 483 }
 484
 485 // Allocate the target memory. This may be from malloc, hugepage pool
 486 // or other platform specific sources.
 487 bool OsLayer::AllocateTestMem(int64 length, uint64 paddr_base) {
 488   // Try hugepages first.
 489   void *buf = 0;
 490
 491   sat_assert(length >= 0);
 492
 493   if (paddr_base)
 494     logprintf(0, "Process Error: non zero paddr_base %#llx is not supported,"
 495               " ignore.\n", paddr_base);
 496
 497   // Determine optimal memory allocation path.
 498   bool prefer_hugepages = false;
 499   bool prefer_posix_shm = false;
 500   bool prefer_dynamic_mapping = false;
 501
 502   // Are there enough hugepages?
 503   int64 hugepagesize = FindHugePages() * 2 * kMegabyte;
 504   // TODO(nsanders): Is there enough /dev/shm? Is there enough free memeory?
 505   if ((length >= 1400LL * kMegabyte) && (address_mode_ == 32)) {
 506     prefer_dynamic_mapping = true;
 507     prefer_posix_shm = true;
 508     logprintf(3, "Log: Prefer POSIX shared memory allocation.\n");
 509     logprintf(3, "Log: You may need to run "
 510                  "'sudo mount -o remount,size=100\% /dev/shm.'\n");
 511   } else if (hugepagesize >= length) {
 512     prefer_hugepages = true;
 513     logprintf(3, "Log: Prefer using hugepage allocation.\n");
 514   } else {
 515     logprintf(3, "Log: Prefer plain malloc memory allocation.\n");
 516   }
 517
 518 #ifdef HAVE_SYS_SHM_H
 519   // Allocate hugepage mapped memory.
 520   if (prefer_hugepages) {
 521     do { // Allow break statement.
 522       int shmid;
 523       void *shmaddr;
 524
 525       if ((shmid = shmget(2, length,
 526               SHM_HUGETLB | IPC_CREAT | SHM_R | SHM_W)) < 0) {
 527         int err = errno;
 528         string errtxt = ErrorString(err);
 529         logprintf(3, "Log: failed to allocate shared hugepage "
 530                       "object - err %d (%s)\n",
 531                   err, errtxt.c_str());
 532         logprintf(3, "Log: sysctl -w vm.nr_hugepages=XXX allows hugepages.\n");
 533         break;
 534       }
 535
 536       shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0);
 537       if (shmaddr == reinterpret_cast<void*>(-1)) {
 538         int err = errno;
 539         string errtxt = ErrorString(err);
 540         logprintf(0, "Log: failed to attach shared "
 541                      "hugepage object - err %d (%s).\n",
 542                   err, errtxt.c_str());
 543         if (shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL) < 0) {
 544           int err = errno;
 545           string errtxt = ErrorString(err);
 546           logprintf(0, "Log: failed to remove shared "
 547                        "hugepage object - err %d (%s).\n",
 548                     err, errtxt.c_str());
 549         }
 550         break;
 551       }
 552       use_hugepages_ = true;
 553       shmid_ = shmid;
 554       buf = shmaddr;
 555       logprintf(0, "Log: Using shared hugepage object 0x%x at %p.\n",
 556                 shmid, shmaddr);
 557     } while (0);
 558   }
 559
 560   if ((!use_hugepages_) && prefer_posix_shm) {
 561     do {
 562       int shm_object;
 563       void *shmaddr = NULL;
 564
 565       shm_object = shm_open("/stressapptest", O_CREAT | O_RDWR, S_IRWXU);
 566       if (shm_object < 0) {
 567         int err = errno;
 568         string errtxt = ErrorString(err);
 569         logprintf(3, "Log: failed to allocate shared "
 570                       "smallpage object - err %d (%s)\n",
 571                   err, errtxt.c_str());
 572         break;
 573       }
 574
 575       if (0 > ftruncate(shm_object, length)) {
 576         int err = errno;
 577         string errtxt = ErrorString(err);
 578         logprintf(3, "Log: failed to ftruncate shared "
 579                       "smallpage object - err %d (%s)\n",
 580                   err, errtxt.c_str());
 581         break;
 582       }
 583
 584       // 32 bit linux apps can only use ~1.4G of address space.
 585       // Use dynamic mapping for allocations larger than that.
 586       // Currently perf hit is ~10% for this.
 587       if (prefer_dynamic_mapping) {
 588         dynamic_mapped_shmem_ = true;
 589       } else {
 590         // Do a full mapping here otherwise.
 591         shmaddr = mmap64(NULL, length, PROT_READ | PROT_WRITE,
 592                          MAP_SHARED | MAP_NORESERVE | MAP_LOCKED | MAP_POPULATE,
 593                          shm_object, 0);
 594         if (shmaddr == reinterpret_cast<void*>(-1)) {
 595           int err = errno;
 596           string errtxt = ErrorString(err);
 597           logprintf(0, "Log: failed to map shared "
 598                        "smallpage object - err %d (%s).\n",
 599                     err, errtxt.c_str());
 600           break;
 601         }
 602       }
 603
 604       use_posix_shm_ = true;
 605       shmid_ = shm_object;
 606       buf = shmaddr;
 607       char location_message[256] = "";
 608       if (dynamic_mapped_shmem_) {
 609         sprintf(location_message, "mapped as needed");
 610       } else {
 611         sprintf(location_message, "at %p", shmaddr);
 612       }
 613       logprintf(0, "Log: Using posix shared memory object 0x%x %s.\n",
 614                 shm_object, location_message);
 615     } while (0);
 616     shm_unlink("/stressapptest");
 617   }
 618 #endif  // HAVE_SYS_SHM_H
 619
 620   if (!use_hugepages_ && !use_posix_shm_) {
 621     // If the page size is what SAT is expecting explicitly perform mmap()
 622     // allocation.
 623     if (sysconf(_SC_PAGESIZE) >= 4096) {
 624       void *map_buf = mmap(NULL, length, PROT_READ | PROT_WRITE,
 625                            MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
 626       if (map_buf != MAP_FAILED) {
 627         buf = map_buf;
 628         mmapped_allocation_ = true;
 629         logprintf(0, "Log: Using mmap() allocation at %p.\n", buf);
 630       }
 631     }
 632     if (!mmapped_allocation_) {
 633       // Use memalign to ensure that blocks are aligned enough for disk direct
 634       // IO.
 635       buf = static_cast<char*>(memalign(4096, length));
 636       if (buf) {
 637         logprintf(0, "Log: Using memaligned allocation at %p.\n", buf);
 638       } else {
 639         logprintf(0, "Process Error: memalign returned 0\n");
 640         if ((length >= 1499LL * kMegabyte) && (address_mode_ == 32)) {
 641           logprintf(0, "Log: You are trying to allocate > 1.4G on a 32 "
 642                        "bit process. Please setup shared memory.\n");
 643         }
 644       }
 645     }
 646   }
 647
 648   testmem_ = buf;
 649   if (buf || dynamic_mapped_shmem_) {
 650     testmemsize_ = length;
 651   } else {
 652     testmemsize_ = 0;
 653   }
 654
 655   return (buf != 0) || dynamic_mapped_shmem_;
 656 }
 657
 658 // Free the test memory.
 659 void OsLayer::FreeTestMem() {
 660   if (testmem_) {
 661     if (use_hugepages_) {
 662 #ifdef HAVE_SYS_SHM_H
 663       shmdt(testmem_);
 664       shmctl(shmid_, IPC_RMID, NULL);
 665 #endif
 666     } else if (use_posix_shm_) {
 667       if (!dynamic_mapped_shmem_) {
 668         munmap(testmem_, testmemsize_);
 669       }
 670       close(shmid_);
 671     } else if (mmapped_allocation_) {
 672       munmap(testmem_, testmemsize_);
 673     } else {
 674       free(testmem_);
 675     }
 676     testmem_ = 0;
 677     testmemsize_ = 0;
 678   }
 679 }
 680
 681
 682 // Prepare the target memory. It may requre mapping in, or this may be a noop.
 683 void *OsLayer::PrepareTestMem(uint64 offset, uint64 length) {
 684   sat_assert((offset + length) <= testmemsize_);
 685   if (dynamic_mapped_shmem_) {
 686     // TODO(nsanders): Check if we can support MAP_NONBLOCK,
 687     // and evaluate performance hit from not using it.
 688 #ifdef HAVE_MMAP64
 689     void * mapping = mmap64(NULL, length, PROT_READ | PROT_WRITE,
 690                      MAP_SHARED | MAP_NORESERVE | MAP_LOCKED | MAP_POPULATE,
 691                      shmid_, offset);
 692 #else
 693     void * mapping = mmap(NULL, length, PROT_READ | PROT_WRITE,
 694                      MAP_SHARED | MAP_NORESERVE | MAP_LOCKED | MAP_POPULATE,
 695                      shmid_, offset);
 696 #endif
 697     if (mapping == MAP_FAILED) {
 698       string errtxt = ErrorString(errno);
 699       logprintf(0, "Process Error: PrepareTestMem mmap64(%llx, %llx) failed. "
 700                    "error: %s.\n",
 701                 offset, length, errtxt.c_str());
 702       sat_assert(0);
 703     }
 704     return mapping;
 705   }
 706
 707   return reinterpret_cast<void*>(reinterpret_cast<char*>(testmem_) + offset);
 708 }
 709
 710 // Release the test memory resources, if any.
 711 void OsLayer::ReleaseTestMem(void *addr, uint64 offset, uint64 length) {
 712   if (dynamic_mapped_shmem_) {
 713     int retval = munmap(addr, length);
 714     if (retval == -1) {
 715       string errtxt = ErrorString(errno);
 716       logprintf(0, "Process Error: ReleaseTestMem munmap(%p, %llx) failed. "
 717                    "error: %s.\n",
 718                 addr, length, errtxt.c_str());
 719       sat_assert(0);
 720     }
 721   }
 722 }
 723
 724 // No error polling on unknown systems.
 725 int OsLayer::ErrorPoll() {
 726   return 0;
 727 }
 728
 729 // Generally, poll for errors once per second.
 730 void OsLayer::ErrorWait() {
 731   sat_sleep(1);
 732   return;
 733 }
 734
 735 // Open a PCI bus-dev-func as a file and return its file descriptor.
 736 // Error is indicated by return value less than zero.
 737 int OsLayer::PciOpen(int bus, int device, int function) {
 738   char dev_file[256];
 739
 740   snprintf(dev_file, sizeof(dev_file), "/proc/bus/pci/%02x/%02x.%x",
 741            bus, device, function);
 742
 743   int fd = open(dev_file, O_RDWR);
 744   if (fd == -1) {
 745     logprintf(0, "Process Error: Unable to open PCI bus %d, device %d, "
 746                  "function %d (errno %d).\n",
 747               bus, device, function, errno);
 748     return -1;
 749   }
 750
 751   return fd;
 752 }
 753
 754
 755 // Read and write functions to access PCI config.
 756 uint32 OsLayer::PciRead(int fd, uint32 offset, int width) {
 757   // Strict aliasing rules lawyers will cause data corruption
 758   // on cast pointers in some gccs.
 759   union {
 760     uint32 l32;
 761     uint16 l16;
 762     uint8 l8;
 763   } datacast;
 764   datacast.l32 = 0;
 765   uint32 size = width / 8;
 766
 767   sat_assert((width == 32) || (width == 16) || (width == 8));
 768   sat_assert(offset <= (256 - size));
 769
 770   if (lseek(fd, offset, SEEK_SET) < 0) {
 771     logprintf(0, "Process Error: Can't seek %x\n", offset);
 772     return 0;
 773   }
 774   if (read(fd, &datacast, size) != static_cast<ssize_t>(size)) {
 775     logprintf(0, "Process Error: Can't read %x\n", offset);
 776     return 0;
 777   }
 778
 779   // Extract the data.
 780   switch (width) {
 781     case 8:
 782       sat_assert(&(datacast.l8) == reinterpret_cast<uint8*>(&datacast));
 783       return datacast.l8;
 784     case 16:
 785       sat_assert(&(datacast.l16) == reinterpret_cast<uint16*>(&datacast));
 786       return datacast.l16;
 787     case 32:
 788       return datacast.l32;
 789   }
 790   return 0;
 791 }
 792
 793 void OsLayer::PciWrite(int fd, uint32 offset, uint32 value, int width) {
 794   // Strict aliasing rules lawyers will cause data corruption
 795   // on cast pointers in some gccs.
 796   union {
 797     uint32 l32;
 798     uint16 l16;
 799     uint8 l8;
 800   } datacast;
 801   datacast.l32 = 0;
 802   uint32 size = width / 8;
 803
 804   sat_assert((width == 32) || (width == 16) || (width == 8));
 805   sat_assert(offset <= (256 - size));
 806
 807   // Cram the data into the right alignment.
 808   switch (width) {
 809     case 8:
 810       sat_assert(&(datacast.l8) == reinterpret_cast<uint8*>(&datacast));
 811       datacast.l8 = value;
 812     case 16:
 813       sat_assert(&(datacast.l16) == reinterpret_cast<uint16*>(&datacast));
 814       datacast.l16 = value;
 815     case 32:
 816       datacast.l32 = value;
 817   }
 818
 819   if (lseek(fd, offset, SEEK_SET) < 0) {
 820     logprintf(0, "Process Error: Can't seek %x\n", offset);
 821     return;
 822   }
 823   if (write(fd, &datacast, size) != static_cast<ssize_t>(size)) {
 824     logprintf(0, "Process Error: Can't write %x to %x\n", datacast.l32, offset);
 825     return;
 826   }
 827
 828   return;
 829 }
 830
 831
 832
 833 // Open dev msr.
 834 int OsLayer::OpenMSR(uint32 core, uint32 address) {
 835   char buf[256];
 836   snprintf(buf, sizeof(buf), "/dev/cpu/%d/msr", core);
 837   int fd = open(buf, O_RDWR);
 838   if (fd < 0)
 839     return fd;
 840
 841   uint32 pos = lseek(fd, address, SEEK_SET);
 842   if (pos != address) {
 843     close(fd);
 844     logprintf(5, "Log: can't seek to msr %x, cpu %d\n", address, core);
 845     return -1;
 846   }
 847
 848   return fd;
 849 }
 850
 851 bool OsLayer::ReadMSR(uint32 core, uint32 address, uint64 *data) {
 852   int fd = OpenMSR(core, address);
 853   if (fd < 0)
 854     return false;
 855
 856   // Read from the msr.
 857   bool res = (sizeof(*data) == read(fd, data, sizeof(*data)));
 858
 859   if (!res)
 860     logprintf(5, "Log: Failed to read msr %x core %d\n", address, core);
 861
 862   close(fd);
 863
 864   return res;
 865 }
 866
 867 bool OsLayer::WriteMSR(uint32 core, uint32 address, uint64 *data) {
 868   int fd = OpenMSR(core, address);
 869   if (fd < 0)
 870     return false;
 871
 872   // Write to the msr
 873   bool res = (sizeof(*data) == write(fd, data, sizeof(*data)));
 874
 875   if (!res)
 876     logprintf(5, "Log: Failed to write msr %x core %d\n", address, core);
 877
 878   close(fd);
 879
 880   return res;
 881 }
 882
 883 // Extract bits [n+len-1, n] from a 32 bit word.
 884 // so GetBitField(0x0f00, 8, 4) == 0xf.
 885 uint32 OsLayer::GetBitField(uint32 val, uint32 n, uint32 len) {
 886   return (val >> n) & ((1<<len) - 1);
 887 }
 888
 889 // Generic CPU stress workload that would work on any CPU/Platform.
 890 // Float-point array moving average calculation.
 891 bool OsLayer::CpuStressWorkload() {
 892   double float_arr[100];
 893   double sum = 0;
 894 #ifdef HAVE_RAND_R
 895   unsigned int seed = 12345;
 896 #endif
 897
 898   // Initialize array with random numbers.
 899   for (int i = 0; i < 100; i++) {
 900 #ifdef HAVE_RAND_R
 901     float_arr[i] = rand_r(&seed);
 902     if (rand_r(&seed) % 2)
 903       float_arr[i] *= -1.0;
 904 #else
 905     srand(time(NULL));
 906     float_arr[i] = rand();  // NOLINT
 907     if (rand() % 2)         // NOLINT
 908       float_arr[i] *= -1.0;
 909 #endif
 910   }
 911
 912   // Calculate moving average.
 913   for (int i = 0; i < 100000000; i++) {
 914     float_arr[i % 100] =
 915       (float_arr[i % 100] + float_arr[(i + 1) % 100] +
 916        float_arr[(i + 99) % 100]) / 3;
 917     sum += float_arr[i % 100];
 918   }
 919
 920   // Artificial printf so the loops do not get optimized away.
 921   if (sum == 0.0)
 922     logprintf(12, "Log: I'm Feeling Lucky!\n");
 923   return true;
 924 }