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
  52 // OsLayer initialization.
  53 OsLayer::OsLayer() {
  54   testmem_ = 0;
  55   testmemsize_ = 0;
  56   totalmemsize_ = 0;
  57   min_hugepages_bytes_ = 0;
  58   normal_mem_ = true;
  59   use_hugepages_ = false;
  60   use_posix_shm_ = false;
  61   dynamic_mapped_shmem_ = false;
  62   shmid_ = 0;
  63
  64   time_initialized_ = 0;
  65
  66   regionsize_ = 0;
  67   regioncount_ = 1;
  68   num_cpus_ = 0;
  69   num_nodes_ = 0;
  70   num_cpus_per_node_ = 0;
  71   error_diagnoser_ = 0;
  72   err_log_callback_ = 0;
  73   error_injection_ = false;
  74
  75   void *pvoid = 0;
  76   address_mode_ = sizeof(pvoid) * 8;
  77
  78   has_clflush_ = false;
  79   has_sse2_ = false;
  80
  81   use_flush_page_cache_ = false;
  82 }
  83
  84 // OsLayer cleanup.
  85 OsLayer::~OsLayer() {
  86   if (error_diagnoser_)
  87     delete error_diagnoser_;
  88 }
  89
  90 // OsLayer initialization.
  91 bool OsLayer::Initialize() {
  92   time_initialized_ = time(NULL);
  93   // Detect asm support.
  94   GetFeatures();
  95
  96   if (num_cpus_ == 0) {
  97     num_nodes_ = 1;
  98     num_cpus_ = sysconf(_SC_NPROCESSORS_ONLN);
  99     num_cpus_per_node_ = num_cpus_ / num_nodes_;
 100   }
 101   logprintf(5, "Log: %d nodes, %d cpus.\n", num_nodes_, num_cpus_);
 102   sat_assert(CPU_SETSIZE >= num_cpus_);
 103   cpu_sets_.resize(num_nodes_);
 104   cpu_sets_valid_.resize(num_nodes_);
 105   // Create error diagnoser.
 106   error_diagnoser_ = new ErrorDiag();
 107   if (!error_diagnoser_->set_os(this))
 108     return false;
 109   return true;
 110 }
 111
 112 // Machine type detected. Can we implement all these functions correctly?
 113 bool OsLayer::IsSupported() {
 114   if (kOpenSource) {
 115     // There are no explicitly supported systems in open source version.
 116     return true;
 117   }
 118
 119   // This is the default empty implementation.
 120   // SAT won't report full error information.
 121   return false;
 122 }
 123
 124 int OsLayer::AddressMode() {
 125   // Detect 32/64 bit binary.
 126   void *pvoid = 0;
 127   return sizeof(pvoid) * 8;
 128 }
 129
 130 // Translates user virtual to physical address.
 131 uint64 OsLayer::VirtualToPhysical(void *vaddr) {
 132   uint64 frame, shift;
 133   off64_t off = ((uintptr_t)vaddr) / getpagesize() * 8;
 134   int fd = open(kPagemapPath, O_RDONLY);
 135   if (fd < 0 || lseek64(fd, off, SEEK_SET) != off || read(fd, &frame, 8) != 8) {
 136     int err = errno;
 137     string errtxt = ErrorString(err);
 138     logprintf(0, "Error: failed to access %s with errno %d (%s)\n",
 139               kPagemapPath, err, errtxt.c_str());
 140     if (fd >= 0)
 141       close(fd);
 142     return 0;
 143   }
 144   close(fd);
 145   if (!(frame & (1LL << 63)) || (frame & (1LL << 62)))
 146     return 0;
 147   shift = (frame >> 55) & 0x3f;
 148   frame = (frame & 0x007fffffffffffffLL) << shift;
 149   return frame | ((uintptr_t)vaddr & ((1LL << shift) - 1));
 150 }
 151
 152 // Returns the HD device that contains this file.
 153 string OsLayer::FindFileDevice(string filename) {
 154   return "hdUnknown";
 155 }
 156
 157 // Returns a list of locations corresponding to HD devices.
 158 list<string> OsLayer::FindFileDevices() {
 159   // No autodetection on unknown systems.
 160   list<string> locations;
 161   return locations;
 162 }
 163
 164
 165 // Get HW core features from cpuid instruction.
 166 void OsLayer::GetFeatures() {
 167 #if defined(STRESSAPPTEST_CPU_X86_64) || defined(STRESSAPPTEST_CPU_I686)
 168   // CPUID features documented at:
 169   // http://www.sandpile.org/ia32/cpuid.htm
 170   int ax, bx, cx, dx;
 171   __asm__ __volatile__ (
 172 # if defined(STRESSAPPTEST_CPU_I686) && defined(__PIC__)
 173       "xchg %%ebx, %%esi;"
 174       "cpuid;"
 175       "xchg %%esi, %%ebx;"
 176       : "=S" (bx),
 177 # else
 178       "cpuid;"
 179       : "=b" (bx),
 180 # endif
 181         "=a" (ax), "=c" (cx), "=d" (dx) : "a" (1));
 182   has_clflush_ = (dx >> 19) & 1;
 183   has_sse2_ = (dx >> 26) & 1;
 184
 185   logprintf(9, "Log: has clflush: %s, has sse2: %s\n",
 186             has_clflush_ ? "true" : "false",
 187             has_sse2_ ? "true" : "false");
 188 #elif defined(STRESSAPPTEST_CPU_PPC)
 189   // All PPC implementations have cache flush instructions.
 190   has_clflush_ = true;
 191 #elif defined(STRESSAPPTEST_CPU_ARMV7A)
 192 #warning "Unsupported CPU type ARMV7A: unable to determine feature set."
 193 #else
 194 #warning "Unsupported CPU type: unable to determine feature set."
 195 #endif
 196 }
 197
 198
 199 // Enable FlushPageCache to be functional instead of a NOP.
 200 void OsLayer::ActivateFlushPageCache(void) {
 201   logprintf(9, "Log: page cache will be flushed as needed\n");
 202   use_flush_page_cache_ = true;
 203 }
 204
 205 // Flush the page cache to ensure reads come from the disk.
 206 bool OsLayer::FlushPageCache(void) {
 207   if (!use_flush_page_cache_)
 208     return true;
 209
 210   // First, ask the kernel to write the cache to the disk.
 211   sync();
 212
 213   // Second, ask the kernel to empty the cache by writing "1" to
 214   // "/proc/sys/vm/drop_caches".
 215   static const char *drop_caches_file = "/proc/sys/vm/drop_caches";
 216   int dcfile = open(drop_caches_file, O_WRONLY);
 217   if (dcfile < 0) {
 218     int err = errno;
 219     string errtxt = ErrorString(err);
 220     logprintf(3, "Log: failed to open %s - err %d (%s)\n",
 221               drop_caches_file, err, errtxt.c_str());
 222     return false;
 223   }
 224
 225   ssize_t bytes_written = write(dcfile, "1", 1);
 226   close(dcfile);
 227
 228   if (bytes_written != 1) {
 229     int err = errno;
 230     string errtxt = ErrorString(err);
 231     logprintf(3, "Log: failed to write %s - err %d (%s)\n",
 232               drop_caches_file, err, errtxt.c_str());
 233     return false;
 234   }
 235   return true;
 236 }
 237
 238
 239 // We need to flush the cacheline here.
 240 void OsLayer::Flush(void *vaddr) {
 241   // Use the generic flush. This function is just so we can override
 242   // this if we are so inclined.
 243   if (has_clflush_)
 244     FastFlush(vaddr);
 245 }
 246
 247
 248 // Run C or ASM copy as appropriate..
 249 bool OsLayer::AdlerMemcpyWarm(uint64 *dstmem, uint64 *srcmem,
 250                               unsigned int size_in_bytes,
 251                               AdlerChecksum *checksum) {
 252   if (has_sse2_) {
 253     return AdlerMemcpyAsm(dstmem, srcmem, size_in_bytes, checksum);
 254   } else {
 255     return AdlerMemcpyWarmC(dstmem, srcmem, size_in_bytes, checksum);
 256   }
 257 }
 258
 259
 260 // Translate user virtual to physical address.
 261 int OsLayer::FindDimm(uint64 addr, char *buf, int len) {
 262   char tmpbuf[256];
 263   snprintf(tmpbuf, sizeof(tmpbuf), "DIMM Unknown");
 264   snprintf(buf, len, "%s", tmpbuf);
 265   return 0;
 266 }
 267
 268
 269 // Classifies addresses according to "regions"
 270 // This isn't really implemented meaningfully here..
 271 int32 OsLayer::FindRegion(uint64 addr) {
 272   static bool warned = false;
 273
 274   if (regionsize_ == 0) {
 275     regionsize_ = totalmemsize_ / 8;
 276     if (regionsize_ < 512 * kMegabyte)
 277       regionsize_ = 512 * kMegabyte;
 278     regioncount_ = totalmemsize_ / regionsize_;
 279     if (regioncount_ < 1) regioncount_ = 1;
 280   }
 281
 282   int32 region_num = addr / regionsize_;
 283   if (region_num >= regioncount_) {
 284     if (!warned) {
 285         logprintf(0, "Log: region number %d exceeds region count %d\n",
 286                   region_num, regioncount_);
 287         warned = true;
 288     }
 289     region_num = region_num % regioncount_;
 290   }
 291   return region_num;
 292 }
 293
 294 // Report which cores are associated with a given region.
 295 cpu_set_t *OsLayer::FindCoreMask(int32 region) {
 296   sat_assert(region >= 0);
 297   region %= num_nodes_;
 298   if (!cpu_sets_valid_[region]) {
 299     CPU_ZERO(&cpu_sets_[region]);
 300     for (int i = 0; i < num_cpus_per_node_; ++i) {
 301       CPU_SET(i + region * num_cpus_per_node_, &cpu_sets_[region]);
 302     }
 303     cpu_sets_valid_[region] = true;
 304     logprintf(5, "Log: Region %d mask 0x%s\n",
 305                  region, FindCoreMaskFormat(region).c_str());
 306   }
 307   return &cpu_sets_[region];
 308 }
 309
 310 // Return cores associated with a given region in hex string.
 311 string OsLayer::FindCoreMaskFormat(int32 region) {
 312   cpu_set_t* mask = FindCoreMask(region);
 313   string format = cpuset_format(mask);
 314   if (format.size() < 8)
 315     format = string(8 - format.size(), '0') + format;
 316   return format;
 317 }
 318
 319 // Report an error in an easily parseable way.
 320 bool OsLayer::ErrorReport(const char *part, const char *symptom, int count) {
 321   time_t now = time(NULL);
 322   int ttf = now - time_initialized_;
 323   logprintf(0, "Report Error: %s : %s : %d : %ds\n", symptom, part, count, ttf);
 324   return true;
 325 }
 326
 327 // Read the number of hugepages out of the kernel interface in proc.
 328 int64 OsLayer::FindHugePages() {
 329   char buf[65] = "0";
 330
 331   // This is a kernel interface to query the numebr of hugepages
 332   // available in the system.
 333   static const char *hugepages_info_file = "/proc/sys/vm/nr_hugepages";
 334   int hpfile = open(hugepages_info_file, O_RDONLY);
 335
 336   ssize_t bytes_read = read(hpfile, buf, 64);
 337   close(hpfile);
 338
 339   if (bytes_read <= 0) {
 340     logprintf(12, "Log: /proc/sys/vm/nr_hugepages "
 341                   "read did not provide data\n");
 342     return 0;
 343   }
 344
 345   if (bytes_read == 64) {
 346     logprintf(0, "Process Error: /proc/sys/vm/nr_hugepages "
 347                  "is surprisingly large\n");
 348     return 0;
 349   }
 350
 351   // Add a null termintation to be string safe.
 352   buf[bytes_read] = '\0';
 353   // Read the page count.
 354   int64 pages = strtoull(buf, NULL, 10);  // NOLINT
 355
 356   return pages;
 357 }
 358
 359 int64 OsLayer::FindFreeMemSize() {
 360   int64 size = 0;
 361   int64 minsize = 0;
 362   if (totalmemsize_ > 0)
 363     return totalmemsize_;
 364
 365   int64 pages = sysconf(_SC_PHYS_PAGES);
 366   int64 avpages = sysconf(_SC_AVPHYS_PAGES);
 367   int64 pagesize = sysconf(_SC_PAGESIZE);
 368   int64 physsize = pages * pagesize;
 369   int64 avphyssize = avpages * pagesize;
 370
 371   // Assume 2MB hugepages.
 372   int64 hugepagesize = FindHugePages() * 2 * kMegabyte;
 373
 374   if ((pages == -1) || (pagesize == -1)) {
 375     logprintf(0, "Process Error: sysconf could not determine memory size.\n");
 376     return 0;
 377   }
 378
 379   // We want to leave enough stuff for things to run.
 380   // If the user specified a minimum amount of memory to expect, require that.
 381   // Otherwise, if more than 2GB is present, leave 192M + 5% for other stuff.
 382   // If less than 2GB is present use 85% of what's available.
 383   // These are fairly arbitrary numbers that seem to work OK.
 384   //
 385   // TODO(nsanders): is there a more correct way to determine target
 386   // memory size?
 387   if (hugepagesize > 0 && min_hugepages_bytes_ > 0) {
 388     minsize = min_hugepages_bytes_;
 389   } else if (physsize < 2048LL * kMegabyte) {
 390     minsize = ((pages * 85) / 100) * pagesize;
 391   } else {
 392     minsize = ((pages * 95) / 100) * pagesize - (192 * kMegabyte);
 393   }
 394
 395   // Use hugepage sizing if available.
 396   if (hugepagesize > 0) {
 397     if (hugepagesize < minsize) {
 398       logprintf(0, "Procedural Error: Not enough hugepages. "
 399                    "%lldMB available < %lldMB required.\n",
 400                 hugepagesize / kMegabyte,
 401                 minsize / kMegabyte);
 402       // Require the calculated minimum amount of memory.
 403       size = minsize;
 404     } else {
 405       // Require that we get all hugepages.
 406       size = hugepagesize;
 407     }
 408   } else {
 409     // Require the calculated minimum amount of memory.
 410     size = minsize;
 411   }
 412
 413   logprintf(5, "Log: Total %lld MB. Free %lld MB. Hugepages %lld MB. "
 414                "Targeting %lld MB (%lld%%)\n",
 415             physsize / kMegabyte,
 416             avphyssize / kMegabyte,
 417             hugepagesize / kMegabyte,
 418             size / kMegabyte,
 419             size * 100 / physsize);
 420
 421   totalmemsize_ = size;
 422   return size;
 423 }
 424
 425 // Allocates all memory available.
 426 int64 OsLayer::AllocateAllMem() {
 427   int64 length = FindFreeMemSize();
 428   bool retval = AllocateTestMem(length, 0);
 429   if (retval)
 430     return length;
 431   else
 432     return 0;
 433 }
 434
 435 // Allocate the target memory. This may be from malloc, hugepage pool
 436 // or other platform specific sources.
 437 bool OsLayer::AllocateTestMem(int64 length, uint64 paddr_base) {
 438   // Try hugepages first.
 439   void *buf = 0;
 440
 441   sat_assert(length >= 0);
 442
 443   if (paddr_base)
 444     logprintf(0, "Process Error: non zero paddr_base %#llx is not supported,"
 445               " ignore.\n", paddr_base);
 446
 447   // Determine optimal memory allocation path.
 448   bool prefer_hugepages = false;
 449   bool prefer_posix_shm = false;
 450   bool prefer_dynamic_mapping = false;
 451
 452   // Are there enough hugepages?
 453   int64 hugepagesize = FindHugePages() * 2 * kMegabyte;
 454   // TODO(nsanders): Is there enough /dev/shm? Is there enough free memeory?
 455   if ((length >= 1400LL * kMegabyte) && (address_mode_ == 32)) {
 456     prefer_dynamic_mapping = true;
 457     prefer_posix_shm = true;
 458     logprintf(3, "Log: Prefer POSIX shared memory allocation.\n");
 459     logprintf(3, "Log: You may need to run "
 460                  "'sudo mount -o remount,size=100\% /dev/shm.'\n");
 461   } else if (hugepagesize >= length) {
 462     prefer_hugepages = true;
 463     logprintf(3, "Log: Prefer using hugepace allocation.\n");
 464   } else {
 465     logprintf(3, "Log: Prefer plain malloc memory allocation.\n");
 466   }
 467
 468 #ifdef HAVE_SYS_SHM_H
 469   // Allocate hugepage mapped memory.
 470   if (prefer_hugepages) {
 471     do { // Allow break statement.
 472       int shmid;
 473       void *shmaddr;
 474
 475       if ((shmid = shmget(2, length,
 476               SHM_HUGETLB | IPC_CREAT | SHM_R | SHM_W)) < 0) {
 477         int err = errno;
 478         string errtxt = ErrorString(err);
 479         logprintf(3, "Log: failed to allocate shared hugepage "
 480                       "object - err %d (%s)\n",
 481                   err, errtxt.c_str());
 482         logprintf(3, "Log: sysctl -w vm.nr_hugepages=XXX allows hugepages.\n");
 483         break;
 484       }
 485
 486       shmaddr = shmat(shmid, NULL, NULL);
 487       if (shmaddr == reinterpret_cast<void*>(-1)) {
 488         int err = errno;
 489         string errtxt = ErrorString(err);
 490         logprintf(0, "Log: failed to attach shared "
 491                      "hugepage object - err %d (%s).\n",
 492                   err, errtxt.c_str());
 493         if (shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL) < 0) {
 494           int err = errno;
 495           string errtxt = ErrorString(err);
 496           logprintf(0, "Log: failed to remove shared "
 497                        "hugepage object - err %d (%s).\n",
 498                     err, errtxt.c_str());
 499         }
 500         break;
 501       }
 502       use_hugepages_ = true;
 503       shmid_ = shmid;
 504       buf = shmaddr;
 505       logprintf(0, "Log: Using shared hugepage object 0x%x at %p.\n",
 506                 shmid, shmaddr);
 507     } while (0);
 508   }
 509
 510   if ((!use_hugepages_) && prefer_posix_shm) {
 511     do {
 512       int shm_object;
 513       void *shmaddr = NULL;
 514
 515       shm_object = shm_open("/stressapptest", O_CREAT | O_RDWR, S_IRWXU);
 516       if (shm_object < 0) {
 517         int err = errno;
 518         string errtxt = ErrorString(err);
 519         logprintf(3, "Log: failed to allocate shared "
 520                       "smallpage object - err %d (%s)\n",
 521                   err, errtxt.c_str());
 522         break;
 523       }
 524
 525       if (0 > ftruncate(shm_object, length)) {
 526         int err = errno;
 527         string errtxt = ErrorString(err);
 528         logprintf(3, "Log: failed to ftruncate shared "
 529                       "smallpage object - err %d (%s)\n",
 530                   err, errtxt.c_str());
 531         break;
 532       }
 533
 534       // 32 bit linux apps can only use ~1.4G of address space.
 535       // Use dynamic mapping for allocations larger than that.
 536       // Currently perf hit is ~10% for this.
 537       if (prefer_dynamic_mapping) {
 538         dynamic_mapped_shmem_ = true;
 539       } else {
 540         // Do a full mapping here otherwise.
 541         shmaddr = mmap64(NULL, length, PROT_READ | PROT_WRITE,
 542                          MAP_SHARED | MAP_NORESERVE | MAP_LOCKED | MAP_POPULATE,
 543                          shm_object, NULL);
 544         if (shmaddr == reinterpret_cast<void*>(-1)) {
 545           int err = errno;
 546           string errtxt = ErrorString(err);
 547           logprintf(0, "Log: failed to map shared "
 548                        "smallpage object - err %d (%s).\n",
 549                     err, errtxt.c_str());
 550           break;
 551         }
 552       }
 553
 554       use_posix_shm_ = true;
 555       shmid_ = shm_object;
 556       buf = shmaddr;
 557       char location_message[256] = "";
 558       if (dynamic_mapped_shmem_) {
 559         sprintf(location_message, "mapped as needed");
 560       } else {
 561         sprintf(location_message, "at %p", shmaddr);
 562       }
 563       logprintf(0, "Log: Using posix shared memory object 0x%x %s.\n",
 564                 shm_object, location_message);
 565     } while (0);
 566     shm_unlink("/stressapptest");
 567   }
 568 #endif // HAVE_SYS_SHM_H
 569
 570   if (!use_hugepages_ && !use_posix_shm_) {
 571     // Use memalign to ensure that blocks are aligned enough for disk direct IO.
 572     buf = static_cast<char*>(memalign(4096, length));
 573     if (buf) {
 574       logprintf(0, "Log: Using memaligned allocation at %p.\n", buf);
 575     } else {
 576       logprintf(0, "Process Error: memalign returned 0\n");
 577       if ((length >= 1499LL * kMegabyte) && (address_mode_ == 32)) {
 578         logprintf(0, "Log: You are trying to allocate > 1.4G on a 32 "
 579                      "bit process. Please setup shared memory.\n");
 580       }
 581     }
 582   }
 583
 584   testmem_ = buf;
 585   if (buf || dynamic_mapped_shmem_) {
 586     testmemsize_ = length;
 587   } else {
 588     testmemsize_ = 0;
 589   }
 590
 591   return (buf != 0) || dynamic_mapped_shmem_;
 592 }
 593
 594 // Free the test memory.
 595 void OsLayer::FreeTestMem() {
 596   if (testmem_) {
 597     if (use_hugepages_) {
 598 #ifdef HAVE_SYS_SHM_H
 599       shmdt(testmem_);
 600       shmctl(shmid_, IPC_RMID, NULL);
 601 #endif
 602     } else if (use_posix_shm_) {
 603       if (!dynamic_mapped_shmem_) {
 604         munmap(testmem_, testmemsize_);
 605       }
 606       close(shmid_);
 607     } else {
 608       free(testmem_);
 609     }
 610     testmem_ = 0;
 611     testmemsize_ = 0;
 612   }
 613 }
 614
 615
 616 // Prepare the target memory. It may requre mapping in, or this may be a noop.
 617 void *OsLayer::PrepareTestMem(uint64 offset, uint64 length) {
 618   sat_assert((offset + length) <= testmemsize_);
 619   if (dynamic_mapped_shmem_) {
 620     // TODO(nsanders): Check if we can support MAP_NONBLOCK,
 621     // and evaluate performance hit from not using it.
 622 #ifdef HAVE_MMAP64
 623     void * mapping = mmap64(NULL, length, PROT_READ | PROT_WRITE,
 624                      MAP_SHARED | MAP_NORESERVE | MAP_LOCKED | MAP_POPULATE,
 625                      shmid_, offset);
 626 #else
 627     void * mapping = mmap(NULL, length, PROT_READ | PROT_WRITE,
 628                      MAP_SHARED | MAP_NORESERVE | MAP_LOCKED | MAP_POPULATE,
 629                      shmid_, offset);
 630 #endif
 631     if (mapping == MAP_FAILED) {
 632       string errtxt = ErrorString(errno);
 633       logprintf(0, "Process Error: PrepareTestMem mmap64(%llx, %llx) failed. "
 634                    "error: %s.\n",
 635                 offset, length, errtxt.c_str());
 636       sat_assert(0);
 637     }
 638     return mapping;
 639   }
 640
 641   return reinterpret_cast<void*>(reinterpret_cast<char*>(testmem_) + offset);
 642 }
 643
 644 // Release the test memory resources, if any.
 645 void OsLayer::ReleaseTestMem(void *addr, uint64 offset, uint64 length) {
 646   if (dynamic_mapped_shmem_) {
 647     int retval = munmap(addr, length);
 648     if (retval == -1) {
 649       string errtxt = ErrorString(errno);
 650       logprintf(0, "Process Error: ReleaseTestMem munmap(%p, %llx) failed. "
 651                    "error: %s.\n",
 652                 addr, length, errtxt.c_str());
 653       sat_assert(0);
 654     }
 655   }
 656 }
 657
 658 // No error polling on unknown systems.
 659 int OsLayer::ErrorPoll() {
 660   return 0;
 661 }
 662
 663 // Generally, poll for errors once per second.
 664 void OsLayer::ErrorWait() {
 665   sat_sleep(1);
 666   return;
 667 }
 668
 669 // Open a PCI bus-dev-func as a file and return its file descriptor.
 670 // Error is indicated by return value less than zero.
 671 int OsLayer::PciOpen(int bus, int device, int function) {
 672   char dev_file[256];
 673
 674   snprintf(dev_file, sizeof(dev_file), "/proc/bus/pci/%02x/%02x.%x",
 675            bus, device, function);
 676
 677   int fd = open(dev_file, O_RDWR);
 678   if (fd == -1) {
 679     logprintf(0, "Process Error: Unable to open PCI bus %d, device %d, "
 680                  "function %d (errno %d).\n",
 681               bus, device, function, errno);
 682     return -1;
 683   }
 684
 685   return fd;
 686 }
 687
 688
 689 // Read and write functions to access PCI config.
 690 uint32 OsLayer::PciRead(int fd, uint32 offset, int width) {
 691   // Strict aliasing rules lawyers will cause data corruption
 692   // on cast pointers in some gccs.
 693   union {
 694     uint32 l32;
 695     uint16 l16;
 696     uint8 l8;
 697   } datacast;
 698   datacast.l32 = 0;
 699   uint32 size = width / 8;
 700
 701   sat_assert((width == 32) || (width == 16) || (width == 8));
 702   sat_assert(offset <= (256 - size));
 703
 704   if (lseek(fd, offset, SEEK_SET) < 0) {
 705     logprintf(0, "Process Error: Can't seek %x\n", offset);
 706     return 0;
 707   }
 708   if (read(fd, &datacast, size) != static_cast<ssize_t>(size)) {
 709     logprintf(0, "Process Error: Can't read %x\n", offset);
 710     return 0;
 711   }
 712
 713   // Extract the data.
 714   switch (width) {
 715     case 8:
 716       sat_assert(&(datacast.l8) == reinterpret_cast<uint8*>(&datacast));
 717       return datacast.l8;
 718     case 16:
 719       sat_assert(&(datacast.l16) == reinterpret_cast<uint16*>(&datacast));
 720       return datacast.l16;
 721     case 32:
 722       return datacast.l32;
 723   }
 724   return 0;
 725 }
 726
 727 void OsLayer::PciWrite(int fd, uint32 offset, uint32 value, int width) {
 728   // Strict aliasing rules lawyers will cause data corruption
 729   // on cast pointers in some gccs.
 730   union {
 731     uint32 l32;
 732     uint16 l16;
 733     uint8 l8;
 734   } datacast;
 735   datacast.l32 = 0;
 736   uint32 size = width / 8;
 737
 738   sat_assert((width == 32) || (width == 16) || (width == 8));
 739   sat_assert(offset <= (256 - size));
 740
 741   // Cram the data into the right alignment.
 742   switch (width) {
 743     case 8:
 744       sat_assert(&(datacast.l8) == reinterpret_cast<uint8*>(&datacast));
 745       datacast.l8 = value;
 746     case 16:
 747       sat_assert(&(datacast.l16) == reinterpret_cast<uint16*>(&datacast));
 748       datacast.l16 = value;
 749     case 32:
 750       datacast.l32 = value;
 751   }
 752
 753   if (lseek(fd, offset, SEEK_SET) < 0) {
 754     logprintf(0, "Process Error: Can't seek %x\n", offset);
 755     return;
 756   }
 757   if (write(fd, &datacast, size) != static_cast<ssize_t>(size)) {
 758     logprintf(0, "Process Error: Can't write %x to %x\n", datacast.l32, offset);
 759     return;
 760   }
 761
 762   return;
 763 }
 764
 765
 766
 767 // Open dev msr.
 768 int OsLayer::OpenMSR(uint32 core, uint32 address) {
 769   char buf[256];
 770   snprintf(buf, sizeof(buf), "/dev/cpu/%d/msr", core);
 771   int fd = open(buf, O_RDWR);
 772   if (fd < 0)
 773     return fd;
 774
 775   uint32 pos = lseek(fd, address, SEEK_SET);
 776   if (pos != address) {
 777     close(fd);
 778     logprintf(5, "Log: can't seek to msr %x, cpu %d\n", address, core);
 779     return -1;
 780   }
 781
 782   return fd;
 783 }
 784
 785 bool OsLayer::ReadMSR(uint32 core, uint32 address, uint64 *data) {
 786   int fd = OpenMSR(core, address);
 787   if (fd < 0)
 788     return false;
 789
 790   // Read from the msr.
 791   bool res = (sizeof(*data) == read(fd, data, sizeof(*data)));
 792
 793   if (!res)
 794     logprintf(5, "Log: Failed to read msr %x core %d\n", address, core);
 795
 796   close(fd);
 797
 798   return res;
 799 }
 800
 801 bool OsLayer::WriteMSR(uint32 core, uint32 address, uint64 *data) {
 802   int fd = OpenMSR(core, address);
 803   if (fd < 0)
 804     return false;
 805
 806   // Write to the msr
 807   bool res = (sizeof(*data) == write(fd, data, sizeof(*data)));
 808
 809   if (!res)
 810     logprintf(5, "Log: Failed to write msr %x core %d\n", address, core);
 811
 812   close(fd);
 813
 814   return res;
 815 }
 816
 817 // Extract bits [n+len-1, n] from a 32 bit word.
 818 // so GetBitField(0x0f00, 8, 4) == 0xf.
 819 uint32 OsLayer::GetBitField(uint32 val, uint32 n, uint32 len) {
 820   return (val >> n) & ((1<<len) - 1);
 821 }
 822
 823 // Generic CPU stress workload that would work on any CPU/Platform.
 824 // Float-point array moving average calculation.
 825 bool OsLayer::CpuStressWorkload() {
 826   double float_arr[100];
 827   double sum = 0;
 828   unsigned int seed = 12345;
 829
 830   // Initialize array with random numbers.
 831   for (int i = 0; i < 100; i++) {
 832 #ifdef HAVE_RAND_R
 833     float_arr[i] = rand_r(&seed);
 834     if (rand_r(&seed) % 2)
 835       float_arr[i] *= -1.0;
 836 #else
 837     float_arr[i] = rand();
 838     if (rand() % 2)
 839       float_arr[i] *= -1.0;
 840 #endif
 841   }
 842
 843   // Calculate moving average.
 844   for (int i = 0; i < 100000000; i++) {
 845     float_arr[i % 100] =
 846       (float_arr[i % 100] + float_arr[(i + 1) % 100] +
 847        float_arr[(i + 99) % 100]) / 3;
 848     sum += float_arr[i % 100];
 849   }
 850
 851   // Artificial printf so the loops do not get optimized away.
 852   if (sum == 0.0)
 853     logprintf(12, "Log: I'm Feeling Lucky!\n");
 854   return true;
 855 }
 856
 857 PCIDevices OsLayer::GetPCIDevices() {
 858   PCIDevices device_list;
 859   DIR *dir;
 860   struct dirent *buf = new struct dirent();
 861   struct dirent *entry;
 862   dir = opendir(kSysfsPath);
 863   if (!dir)
 864     logprintf(0, "Process Error: Cannot open %s", kSysfsPath);
 865   while (readdir_r(dir, buf, &entry) == 0 && entry) {
 866     PCIDevice *device;
 867     unsigned int dev, func;
 868     // ".", ".." or a special non-device perhaps.
 869     if (entry->d_name[0] == '.')
 870       continue;
 871
 872     device = new PCIDevice();
 873     if (sscanf(entry->d_name, "%04x:%02hx:%02x.%d",
 874                &device->domain, &device->bus, &dev, &func) < 4) {
 875       logprintf(0, "Process Error: Couldn't parse %s", entry->d_name);
 876       free(device);
 877       continue;
 878     }
 879     device->dev = dev;
 880     device->func = func;
 881     device->vendor_id = PCIGetValue(entry->d_name, "vendor");
 882     device->device_id = PCIGetValue(entry->d_name, "device");
 883     PCIGetResources(entry->d_name, device);
 884     device_list.insert(device_list.end(), device);
 885   }
 886   closedir(dir);
 887   delete buf;
 888   return device_list;
 889 }
 890
 891 int OsLayer::PCIGetValue(string name, string object) {
 892   int fd, len;
 893   char filename[256];
 894   char buf[256];
 895   snprintf(filename, sizeof(filename), "%s/%s/%s", kSysfsPath,
 896            name.c_str(), object.c_str());
 897   fd = open(filename, O_RDONLY);
 898   if (fd < 0)
 899     return 0;
 900   len = read(fd, buf, 256);
 901   close(fd);
 902   buf[len] = '\0';
 903   return strtol(buf, NULL, 0);  // NOLINT
 904 }
 905
 906 int OsLayer::PCIGetResources(string name, PCIDevice *device) {
 907   char filename[256];
 908   char buf[256];
 909   FILE *file;
 910   int64 start;
 911   int64 end;
 912   int64 size;
 913   int i;
 914   snprintf(filename, sizeof(filename), "%s/%s/%s", kSysfsPath,
 915            name.c_str(), "resource");
 916   file = fopen(filename, "r");
 917   if (!file) {
 918     logprintf(0, "Process Error: impossible to find resource file for %s",
 919               filename);
 920     return errno;
 921   }
 922   for (i = 0; i < 6; i++) {
 923     if (!fgets(buf, 256, file))
 924       break;
 925     sscanf(buf, "%llx %llx", &start, &end);  // NOLINT
 926     size = 0;
 927     if (start)
 928       size = end - start + 1;
 929     device->base_addr[i] = start;
 930     device->size[i] = size;
 931   }
 932   fclose(file);
 933   return 0;
 934 }