OSDN Git Service

accel/tcg: Move alloc_code_gen_buffer to tcg/region.c
[qmiga/qemu.git] / tcg / region.c
1 /*
2  * Memory region management for Tiny Code Generator for QEMU
3  *
4  * Copyright (c) 2008 Fabrice Bellard
5  *
6  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
7  * of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
8  * in the Software without restriction, including without limitation the rights
9  * to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
10  * copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
11  * furnished to do so, subject to the following conditions:
12  *
13  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
14  * all copies or substantial portions of the Software.
15  *
16  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
17  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
18  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
19  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
20  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
21  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
22  * THE SOFTWARE.
23  */
24
25 #include "qemu/osdep.h"
26 #include "qemu/units.h"
27 #include "qapi/error.h"
28 #include "exec/exec-all.h"
29 #include "tcg/tcg.h"
30 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
31 #include "hw/boards.h"
32 #endif
33 #include "tcg-internal.h"
34
35
36 struct tcg_region_tree {
37     QemuMutex lock;
38     GTree *tree;
39     /* padding to avoid false sharing is computed at run-time */
40 };
41
42 /*
43  * We divide code_gen_buffer into equally-sized "regions" that TCG threads
44  * dynamically allocate from as demand dictates. Given appropriate region
45  * sizing, this minimizes flushes even when some TCG threads generate a lot
46  * more code than others.
47  */
48 struct tcg_region_state {
49     QemuMutex lock;
50
51     /* fields set at init time */
52     void *start;
53     void *start_aligned;
54     void *end;
55     size_t n;
56     size_t size; /* size of one region */
57     size_t stride; /* .size + guard size */
58
59     /* fields protected by the lock */
60     size_t current; /* current region index */
61     size_t agg_size_full; /* aggregate size of full regions */
62 };
63
64 static struct tcg_region_state region;
65
66 /*
67  * This is an array of struct tcg_region_tree's, with padding.
68  * We use void * to simplify the computation of region_trees[i]; each
69  * struct is found every tree_size bytes.
70  */
71 static void *region_trees;
72 static size_t tree_size;
73
74 /* compare a pointer @ptr and a tb_tc @s */
75 static int ptr_cmp_tb_tc(const void *ptr, const struct tb_tc *s)
76 {
77     if (ptr >= s->ptr + s->size) {
78         return 1;
79     } else if (ptr < s->ptr) {
80         return -1;
81     }
82     return 0;
83 }
84
85 static gint tb_tc_cmp(gconstpointer ap, gconstpointer bp)
86 {
87     const struct tb_tc *a = ap;
88     const struct tb_tc *b = bp;
89
90     /*
91      * When both sizes are set, we know this isn't a lookup.
92      * This is the most likely case: every TB must be inserted; lookups
93      * are a lot less frequent.
94      */
95     if (likely(a->size && b->size)) {
96         if (a->ptr > b->ptr) {
97             return 1;
98         } else if (a->ptr < b->ptr) {
99             return -1;
100         }
101         /* a->ptr == b->ptr should happen only on deletions */
102         g_assert(a->size == b->size);
103         return 0;
104     }
105     /*
106      * All lookups have either .size field set to 0.
107      * From the glib sources we see that @ap is always the lookup key. However
108      * the docs provide no guarantee, so we just mark this case as likely.
109      */
110     if (likely(a->size == 0)) {
111         return ptr_cmp_tb_tc(a->ptr, b);
112     }
113     return ptr_cmp_tb_tc(b->ptr, a);
114 }
115
116 static void tcg_region_trees_init(void)
117 {
118     size_t i;
119
120     tree_size = ROUND_UP(sizeof(struct tcg_region_tree), qemu_dcache_linesize);
121     region_trees = qemu_memalign(qemu_dcache_linesize, region.n * tree_size);
122     for (i = 0; i < region.n; i++) {
123         struct tcg_region_tree *rt = region_trees + i * tree_size;
124
125         qemu_mutex_init(&rt->lock);
126         rt->tree = g_tree_new(tb_tc_cmp);
127     }
128 }
129
130 static struct tcg_region_tree *tc_ptr_to_region_tree(const void *p)
131 {
132     size_t region_idx;
133
134     /*
135      * Like tcg_splitwx_to_rw, with no assert.  The pc may come from
136      * a signal handler over which the caller has no control.
137      */
138     if (!in_code_gen_buffer(p)) {
139         p -= tcg_splitwx_diff;
140         if (!in_code_gen_buffer(p)) {
141             return NULL;
142         }
143     }
144
145     if (p < region.start_aligned) {
146         region_idx = 0;
147     } else {
148         ptrdiff_t offset = p - region.start_aligned;
149
150         if (offset > region.stride * (region.n - 1)) {
151             region_idx = region.n - 1;
152         } else {
153             region_idx = offset / region.stride;
154         }
155     }
156     return region_trees + region_idx * tree_size;
157 }
158
159 void tcg_tb_insert(TranslationBlock *tb)
160 {
161     struct tcg_region_tree *rt = tc_ptr_to_region_tree(tb->tc.ptr);
162
163     g_assert(rt != NULL);
164     qemu_mutex_lock(&rt->lock);
165     g_tree_insert(rt->tree, &tb->tc, tb);
166     qemu_mutex_unlock(&rt->lock);
167 }
168
169 void tcg_tb_remove(TranslationBlock *tb)
170 {
171     struct tcg_region_tree *rt = tc_ptr_to_region_tree(tb->tc.ptr);
172
173     g_assert(rt != NULL);
174     qemu_mutex_lock(&rt->lock);
175     g_tree_remove(rt->tree, &tb->tc);
176     qemu_mutex_unlock(&rt->lock);
177 }
178
179 /*
180  * Find the TB 'tb' such that
181  * tb->tc.ptr <= tc_ptr < tb->tc.ptr + tb->tc.size
182  * Return NULL if not found.
183  */
184 TranslationBlock *tcg_tb_lookup(uintptr_t tc_ptr)
185 {
186     struct tcg_region_tree *rt = tc_ptr_to_region_tree((void *)tc_ptr);
187     TranslationBlock *tb;
188     struct tb_tc s = { .ptr = (void *)tc_ptr };
189
190     if (rt == NULL) {
191         return NULL;
192     }
193
194     qemu_mutex_lock(&rt->lock);
195     tb = g_tree_lookup(rt->tree, &s);
196     qemu_mutex_unlock(&rt->lock);
197     return tb;
198 }
199
200 static void tcg_region_tree_lock_all(void)
201 {
202     size_t i;
203
204     for (i = 0; i < region.n; i++) {
205         struct tcg_region_tree *rt = region_trees + i * tree_size;
206
207         qemu_mutex_lock(&rt->lock);
208     }
209 }
210
211 static void tcg_region_tree_unlock_all(void)
212 {
213     size_t i;
214
215     for (i = 0; i < region.n; i++) {
216         struct tcg_region_tree *rt = region_trees + i * tree_size;
217
218         qemu_mutex_unlock(&rt->lock);
219     }
220 }
221
222 void tcg_tb_foreach(GTraverseFunc func, gpointer user_data)
223 {
224     size_t i;
225
226     tcg_region_tree_lock_all();
227     for (i = 0; i < region.n; i++) {
228         struct tcg_region_tree *rt = region_trees + i * tree_size;
229
230         g_tree_foreach(rt->tree, func, user_data);
231     }
232     tcg_region_tree_unlock_all();
233 }
234
235 size_t tcg_nb_tbs(void)
236 {
237     size_t nb_tbs = 0;
238     size_t i;
239
240     tcg_region_tree_lock_all();
241     for (i = 0; i < region.n; i++) {
242         struct tcg_region_tree *rt = region_trees + i * tree_size;
243
244         nb_tbs += g_tree_nnodes(rt->tree);
245     }
246     tcg_region_tree_unlock_all();
247     return nb_tbs;
248 }
249
250 static gboolean tcg_region_tree_traverse(gpointer k, gpointer v, gpointer data)
251 {
252     TranslationBlock *tb = v;
253
254     tb_destroy(tb);
255     return FALSE;
256 }
257
258 static void tcg_region_tree_reset_all(void)
259 {
260     size_t i;
261
262     tcg_region_tree_lock_all();
263     for (i = 0; i < region.n; i++) {
264         struct tcg_region_tree *rt = region_trees + i * tree_size;
265
266         g_tree_foreach(rt->tree, tcg_region_tree_traverse, NULL);
267         /* Increment the refcount first so that destroy acts as a reset */
268         g_tree_ref(rt->tree);
269         g_tree_destroy(rt->tree);
270     }
271     tcg_region_tree_unlock_all();
272 }
273
274 static void tcg_region_bounds(size_t curr_region, void **pstart, void **pend)
275 {
276     void *start, *end;
277
278     start = region.start_aligned + curr_region * region.stride;
279     end = start + region.size;
280
281     if (curr_region == 0) {
282         start = region.start;
283     }
284     if (curr_region == region.n - 1) {
285         end = region.end;
286     }
287
288     *pstart = start;
289     *pend = end;
290 }
291
292 static void tcg_region_assign(TCGContext *s, size_t curr_region)
293 {
294     void *start, *end;
295
296     tcg_region_bounds(curr_region, &start, &end);
297
298     s->code_gen_buffer = start;
299     s->code_gen_ptr = start;
300     s->code_gen_buffer_size = end - start;
301     s->code_gen_highwater = end - TCG_HIGHWATER;
302 }
303
304 static bool tcg_region_alloc__locked(TCGContext *s)
305 {
306     if (region.current == region.n) {
307         return true;
308     }
309     tcg_region_assign(s, region.current);
310     region.current++;
311     return false;
312 }
313
314 /*
315  * Request a new region once the one in use has filled up.
316  * Returns true on error.
317  */
318 bool tcg_region_alloc(TCGContext *s)
319 {
320     bool err;
321     /* read the region size now; alloc__locked will overwrite it on success */
322     size_t size_full = s->code_gen_buffer_size;
323
324     qemu_mutex_lock(&region.lock);
325     err = tcg_region_alloc__locked(s);
326     if (!err) {
327         region.agg_size_full += size_full - TCG_HIGHWATER;
328     }
329     qemu_mutex_unlock(&region.lock);
330     return err;
331 }
332
333 /*
334  * Perform a context's first region allocation.
335  * This function does _not_ increment region.agg_size_full.
336  */
337 static void tcg_region_initial_alloc__locked(TCGContext *s)
338 {
339     bool err = tcg_region_alloc__locked(s);
340     g_assert(!err);
341 }
342
343 void tcg_region_initial_alloc(TCGContext *s)
344 {
345     qemu_mutex_lock(&region.lock);
346     tcg_region_initial_alloc__locked(s);
347     qemu_mutex_unlock(&region.lock);
348 }
349
350 /* Call from a safe-work context */
351 void tcg_region_reset_all(void)
352 {
353     unsigned int n_ctxs = qatomic_read(&n_tcg_ctxs);
354     unsigned int i;
355
356     qemu_mutex_lock(&region.lock);
357     region.current = 0;
358     region.agg_size_full = 0;
359
360     for (i = 0; i < n_ctxs; i++) {
361         TCGContext *s = qatomic_read(&tcg_ctxs[i]);
362         tcg_region_initial_alloc__locked(s);
363     }
364     qemu_mutex_unlock(&region.lock);
365
366     tcg_region_tree_reset_all();
367 }
368
369 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
370 static size_t tcg_n_regions(void)
371 {
372     return 1;
373 }
374 #else
375 /*
376  * It is likely that some vCPUs will translate more code than others, so we
377  * first try to set more regions than max_cpus, with those regions being of
378  * reasonable size. If that's not possible we make do by evenly dividing
379  * the code_gen_buffer among the vCPUs.
380  */
381 static size_t tcg_n_regions(void)
382 {
383     size_t i;
384
385     /* Use a single region if all we have is one vCPU thread */
386 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
387     MachineState *ms = MACHINE(qdev_get_machine());
388     unsigned int max_cpus = ms->smp.max_cpus;
389 #endif
390     if (max_cpus == 1 || !qemu_tcg_mttcg_enabled()) {
391         return 1;
392     }
393
394     /* Try to have more regions than max_cpus, with each region being >= 2 MB */
395     for (i = 8; i > 0; i--) {
396         size_t regions_per_thread = i;
397         size_t region_size;
398
399         region_size = tcg_init_ctx.code_gen_buffer_size;
400         region_size /= max_cpus * regions_per_thread;
401
402         if (region_size >= 2 * 1024u * 1024) {
403             return max_cpus * regions_per_thread;
404         }
405     }
406     /* If we can't, then just allocate one region per vCPU thread */
407     return max_cpus;
408 }
409 #endif
410
411 /*
412  * Minimum size of the code gen buffer.  This number is randomly chosen,
413  * but not so small that we can't have a fair number of TB's live.
414  */
415 #define MIN_CODE_GEN_BUFFER_SIZE     (1 * MiB)
416
417 /*
418  * Maximum size of the code gen buffer we'd like to use.  Unless otherwise
419  * indicated, this is constrained by the range of direct branches on the
420  * host cpu, as used by the TCG implementation of goto_tb.
421  */
422 #if defined(__x86_64__)
423 # define MAX_CODE_GEN_BUFFER_SIZE  (2 * GiB)
424 #elif defined(__sparc__)
425 # define MAX_CODE_GEN_BUFFER_SIZE  (2 * GiB)
426 #elif defined(__powerpc64__)
427 # define MAX_CODE_GEN_BUFFER_SIZE  (2 * GiB)
428 #elif defined(__powerpc__)
429 # define MAX_CODE_GEN_BUFFER_SIZE  (32 * MiB)
430 #elif defined(__aarch64__)
431 # define MAX_CODE_GEN_BUFFER_SIZE  (2 * GiB)
432 #elif defined(__s390x__)
433   /* We have a +- 4GB range on the branches; leave some slop.  */
434 # define MAX_CODE_GEN_BUFFER_SIZE  (3 * GiB)
435 #elif defined(__mips__)
436   /*
437    * We have a 256MB branch region, but leave room to make sure the
438    * main executable is also within that region.
439    */
440 # define MAX_CODE_GEN_BUFFER_SIZE  (128 * MiB)
441 #else
442 # define MAX_CODE_GEN_BUFFER_SIZE  ((size_t)-1)
443 #endif
444
445 #if TCG_TARGET_REG_BITS == 32
446 #define DEFAULT_CODE_GEN_BUFFER_SIZE_1 (32 * MiB)
447 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
448 /*
449  * For user mode on smaller 32 bit systems we may run into trouble
450  * allocating big chunks of data in the right place. On these systems
451  * we utilise a static code generation buffer directly in the binary.
452  */
453 #define USE_STATIC_CODE_GEN_BUFFER
454 #endif
455 #else /* TCG_TARGET_REG_BITS == 64 */
456 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
457 /*
458  * As user-mode emulation typically means running multiple instances
459  * of the translator don't go too nuts with our default code gen
460  * buffer lest we make things too hard for the OS.
461  */
462 #define DEFAULT_CODE_GEN_BUFFER_SIZE_1 (128 * MiB)
463 #else
464 /*
465  * We expect most system emulation to run one or two guests per host.
466  * Users running large scale system emulation may want to tweak their
467  * runtime setup via the tb-size control on the command line.
468  */
469 #define DEFAULT_CODE_GEN_BUFFER_SIZE_1 (1 * GiB)
470 #endif
471 #endif
472
473 #define DEFAULT_CODE_GEN_BUFFER_SIZE \
474   (DEFAULT_CODE_GEN_BUFFER_SIZE_1 < MAX_CODE_GEN_BUFFER_SIZE \
475    ? DEFAULT_CODE_GEN_BUFFER_SIZE_1 : MAX_CODE_GEN_BUFFER_SIZE)
476
477 static size_t size_code_gen_buffer(size_t tb_size)
478 {
479     /* Size the buffer.  */
480     if (tb_size == 0) {
481         size_t phys_mem = qemu_get_host_physmem();
482         if (phys_mem == 0) {
483             tb_size = DEFAULT_CODE_GEN_BUFFER_SIZE;
484         } else {
485             tb_size = MIN(DEFAULT_CODE_GEN_BUFFER_SIZE, phys_mem / 8);
486         }
487     }
488     if (tb_size < MIN_CODE_GEN_BUFFER_SIZE) {
489         tb_size = MIN_CODE_GEN_BUFFER_SIZE;
490     }
491     if (tb_size > MAX_CODE_GEN_BUFFER_SIZE) {
492         tb_size = MAX_CODE_GEN_BUFFER_SIZE;
493     }
494     return tb_size;
495 }
496
497 #ifdef __mips__
498 /*
499  * In order to use J and JAL within the code_gen_buffer, we require
500  * that the buffer not cross a 256MB boundary.
501  */
502 static inline bool cross_256mb(void *addr, size_t size)
503 {
504     return ((uintptr_t)addr ^ ((uintptr_t)addr + size)) & ~0x0ffffffful;
505 }
506
507 /*
508  * We weren't able to allocate a buffer without crossing that boundary,
509  * so make do with the larger portion of the buffer that doesn't cross.
510  * Returns the new base of the buffer, and adjusts code_gen_buffer_size.
511  */
512 static inline void *split_cross_256mb(void *buf1, size_t size1)
513 {
514     void *buf2 = (void *)(((uintptr_t)buf1 + size1) & ~0x0ffffffful);
515     size_t size2 = buf1 + size1 - buf2;
516
517     size1 = buf2 - buf1;
518     if (size1 < size2) {
519         size1 = size2;
520         buf1 = buf2;
521     }
522
523     tcg_ctx->code_gen_buffer_size = size1;
524     return buf1;
525 }
526 #endif
527
528 #ifdef USE_STATIC_CODE_GEN_BUFFER
529 static uint8_t static_code_gen_buffer[DEFAULT_CODE_GEN_BUFFER_SIZE]
530     __attribute__((aligned(CODE_GEN_ALIGN)));
531
532 static bool alloc_code_gen_buffer(size_t tb_size, int splitwx, Error **errp)
533 {
534     void *buf, *end;
535     size_t size;
536
537     if (splitwx > 0) {
538         error_setg(errp, "jit split-wx not supported");
539         return false;
540     }
541
542     /* page-align the beginning and end of the buffer */
543     buf = static_code_gen_buffer;
544     end = static_code_gen_buffer + sizeof(static_code_gen_buffer);
545     buf = QEMU_ALIGN_PTR_UP(buf, qemu_real_host_page_size);
546     end = QEMU_ALIGN_PTR_DOWN(end, qemu_real_host_page_size);
547
548     size = end - buf;
549
550     /* Honor a command-line option limiting the size of the buffer.  */
551     if (size > tb_size) {
552         size = QEMU_ALIGN_DOWN(tb_size, qemu_real_host_page_size);
553     }
554     tcg_ctx->code_gen_buffer_size = size;
555
556 #ifdef __mips__
557     if (cross_256mb(buf, size)) {
558         buf = split_cross_256mb(buf, size);
559         size = tcg_ctx->code_gen_buffer_size;
560     }
561 #endif
562
563     if (qemu_mprotect_rwx(buf, size)) {
564         error_setg_errno(errp, errno, "mprotect of jit buffer");
565         return false;
566     }
567     qemu_madvise(buf, size, QEMU_MADV_HUGEPAGE);
568
569     tcg_ctx->code_gen_buffer = buf;
570     return true;
571 }
572 #elif defined(_WIN32)
573 static bool alloc_code_gen_buffer(size_t size, int splitwx, Error **errp)
574 {
575     void *buf;
576
577     if (splitwx > 0) {
578         error_setg(errp, "jit split-wx not supported");
579         return false;
580     }
581
582     buf = VirtualAlloc(NULL, size, MEM_RESERVE | MEM_COMMIT,
583                              PAGE_EXECUTE_READWRITE);
584     if (buf == NULL) {
585         error_setg_win32(errp, GetLastError(),
586                          "allocate %zu bytes for jit buffer", size);
587         return false;
588     }
589
590     tcg_ctx->code_gen_buffer = buf;
591     tcg_ctx->code_gen_buffer_size = size;
592     return true;
593 }
594 #else
595 static bool alloc_code_gen_buffer_anon(size_t size, int prot,
596                                        int flags, Error **errp)
597 {
598     void *buf;
599
600     buf = mmap(NULL, size, prot, flags, -1, 0);
601     if (buf == MAP_FAILED) {
602         error_setg_errno(errp, errno,
603                          "allocate %zu bytes for jit buffer", size);
604         return false;
605     }
606     tcg_ctx->code_gen_buffer_size = size;
607
608 #ifdef __mips__
609     if (cross_256mb(buf, size)) {
610         /*
611          * Try again, with the original still mapped, to avoid re-acquiring
612          * the same 256mb crossing.
613          */
614         size_t size2;
615         void *buf2 = mmap(NULL, size, prot, flags, -1, 0);
616         switch ((int)(buf2 != MAP_FAILED)) {
617         case 1:
618             if (!cross_256mb(buf2, size)) {
619                 /* Success!  Use the new buffer.  */
620                 munmap(buf, size);
621                 break;
622             }
623             /* Failure.  Work with what we had.  */
624             munmap(buf2, size);
625             /* fallthru */
626         default:
627             /* Split the original buffer.  Free the smaller half.  */
628             buf2 = split_cross_256mb(buf, size);
629             size2 = tcg_ctx->code_gen_buffer_size;
630             if (buf == buf2) {
631                 munmap(buf + size2, size - size2);
632             } else {
633                 munmap(buf, size - size2);
634             }
635             size = size2;
636             break;
637         }
638         buf = buf2;
639     }
640 #endif
641
642     /* Request large pages for the buffer.  */
643     qemu_madvise(buf, size, QEMU_MADV_HUGEPAGE);
644
645     tcg_ctx->code_gen_buffer = buf;
646     return true;
647 }
648
649 #ifndef CONFIG_TCG_INTERPRETER
650 #ifdef CONFIG_POSIX
651 #include "qemu/memfd.h"
652
653 static bool alloc_code_gen_buffer_splitwx_memfd(size_t size, Error **errp)
654 {
655     void *buf_rw = NULL, *buf_rx = MAP_FAILED;
656     int fd = -1;
657
658 #ifdef __mips__
659     /* Find space for the RX mapping, vs the 256MiB regions. */
660     if (!alloc_code_gen_buffer_anon(size, PROT_NONE,
661                                     MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS |
662                                     MAP_NORESERVE, errp)) {
663         return false;
664     }
665     /* The size of the mapping may have been adjusted. */
666     size = tcg_ctx->code_gen_buffer_size;
667     buf_rx = tcg_ctx->code_gen_buffer;
668 #endif
669
670     buf_rw = qemu_memfd_alloc("tcg-jit", size, 0, &fd, errp);
671     if (buf_rw == NULL) {
672         goto fail;
673     }
674
675 #ifdef __mips__
676     void *tmp = mmap(buf_rx, size, PROT_READ | PROT_EXEC,
677                      MAP_SHARED | MAP_FIXED, fd, 0);
678     if (tmp != buf_rx) {
679         goto fail_rx;
680     }
681 #else
682     buf_rx = mmap(NULL, size, PROT_READ | PROT_EXEC, MAP_SHARED, fd, 0);
683     if (buf_rx == MAP_FAILED) {
684         goto fail_rx;
685     }
686 #endif
687
688     close(fd);
689     tcg_ctx->code_gen_buffer = buf_rw;
690     tcg_ctx->code_gen_buffer_size = size;
691     tcg_splitwx_diff = buf_rx - buf_rw;
692
693     /* Request large pages for the buffer and the splitwx.  */
694     qemu_madvise(buf_rw, size, QEMU_MADV_HUGEPAGE);
695     qemu_madvise(buf_rx, size, QEMU_MADV_HUGEPAGE);
696     return true;
697
698  fail_rx:
699     error_setg_errno(errp, errno, "failed to map shared memory for execute");
700  fail:
701     if (buf_rx != MAP_FAILED) {
702         munmap(buf_rx, size);
703     }
704     if (buf_rw) {
705         munmap(buf_rw, size);
706     }
707     if (fd >= 0) {
708         close(fd);
709     }
710     return false;
711 }
712 #endif /* CONFIG_POSIX */
713
714 #ifdef CONFIG_DARWIN
715 #include <mach/mach.h>
716
717 extern kern_return_t mach_vm_remap(vm_map_t target_task,
718                                    mach_vm_address_t *target_address,
719                                    mach_vm_size_t size,
720                                    mach_vm_offset_t mask,
721                                    int flags,
722                                    vm_map_t src_task,
723                                    mach_vm_address_t src_address,
724                                    boolean_t copy,
725                                    vm_prot_t *cur_protection,
726                                    vm_prot_t *max_protection,
727                                    vm_inherit_t inheritance);
728
729 static bool alloc_code_gen_buffer_splitwx_vmremap(size_t size, Error **errp)
730 {
731     kern_return_t ret;
732     mach_vm_address_t buf_rw, buf_rx;
733     vm_prot_t cur_prot, max_prot;
734
735     /* Map the read-write portion via normal anon memory. */
736     if (!alloc_code_gen_buffer_anon(size, PROT_READ | PROT_WRITE,
737                                     MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, errp)) {
738         return false;
739     }
740
741     buf_rw = (mach_vm_address_t)tcg_ctx->code_gen_buffer;
742     buf_rx = 0;
743     ret = mach_vm_remap(mach_task_self(),
744                         &buf_rx,
745                         size,
746                         0,
747                         VM_FLAGS_ANYWHERE,
748                         mach_task_self(),
749                         buf_rw,
750                         false,
751                         &cur_prot,
752                         &max_prot,
753                         VM_INHERIT_NONE);
754     if (ret != KERN_SUCCESS) {
755         /* TODO: Convert "ret" to a human readable error message. */
756         error_setg(errp, "vm_remap for jit splitwx failed");
757         munmap((void *)buf_rw, size);
758         return false;
759     }
760
761     if (mprotect((void *)buf_rx, size, PROT_READ | PROT_EXEC) != 0) {
762         error_setg_errno(errp, errno, "mprotect for jit splitwx");
763         munmap((void *)buf_rx, size);
764         munmap((void *)buf_rw, size);
765         return false;
766     }
767
768     tcg_splitwx_diff = buf_rx - buf_rw;
769     return true;
770 }
771 #endif /* CONFIG_DARWIN */
772 #endif /* CONFIG_TCG_INTERPRETER */
773
774 static bool alloc_code_gen_buffer_splitwx(size_t size, Error **errp)
775 {
776 #ifndef CONFIG_TCG_INTERPRETER
777 # ifdef CONFIG_DARWIN
778     return alloc_code_gen_buffer_splitwx_vmremap(size, errp);
779 # endif
780 # ifdef CONFIG_POSIX
781     return alloc_code_gen_buffer_splitwx_memfd(size, errp);
782 # endif
783 #endif
784     error_setg(errp, "jit split-wx not supported");
785     return false;
786 }
787
788 static bool alloc_code_gen_buffer(size_t size, int splitwx, Error **errp)
789 {
790     ERRP_GUARD();
791     int prot, flags;
792
793     if (splitwx) {
794         if (alloc_code_gen_buffer_splitwx(size, errp)) {
795             return true;
796         }
797         /*
798          * If splitwx force-on (1), fail;
799          * if splitwx default-on (-1), fall through to splitwx off.
800          */
801         if (splitwx > 0) {
802             return false;
803         }
804         error_free_or_abort(errp);
805     }
806
807     prot = PROT_READ | PROT_WRITE | PROT_EXEC;
808     flags = MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS;
809 #ifdef CONFIG_TCG_INTERPRETER
810     /* The tcg interpreter does not need execute permission. */
811     prot = PROT_READ | PROT_WRITE;
812 #elif defined(CONFIG_DARWIN)
813     /* Applicable to both iOS and macOS (Apple Silicon). */
814     if (!splitwx) {
815         flags |= MAP_JIT;
816     }
817 #endif
818
819     return alloc_code_gen_buffer_anon(size, prot, flags, errp);
820 }
821 #endif /* USE_STATIC_CODE_GEN_BUFFER, WIN32, POSIX */
822
823 /*
824  * Initializes region partitioning.
825  *
826  * Called at init time from the parent thread (i.e. the one calling
827  * tcg_context_init), after the target's TCG globals have been set.
828  *
829  * Region partitioning works by splitting code_gen_buffer into separate regions,
830  * and then assigning regions to TCG threads so that the threads can translate
831  * code in parallel without synchronization.
832  *
833  * In softmmu the number of TCG threads is bounded by max_cpus, so we use at
834  * least max_cpus regions in MTTCG. In !MTTCG we use a single region.
835  * Note that the TCG options from the command-line (i.e. -accel accel=tcg,[...])
836  * must have been parsed before calling this function, since it calls
837  * qemu_tcg_mttcg_enabled().
838  *
839  * In user-mode we use a single region.  Having multiple regions in user-mode
840  * is not supported, because the number of vCPU threads (recall that each thread
841  * spawned by the guest corresponds to a vCPU thread) is only bounded by the
842  * OS, and usually this number is huge (tens of thousands is not uncommon).
843  * Thus, given this large bound on the number of vCPU threads and the fact
844  * that code_gen_buffer is allocated at compile-time, we cannot guarantee
845  * that the availability of at least one region per vCPU thread.
846  *
847  * However, this user-mode limitation is unlikely to be a significant problem
848  * in practice. Multi-threaded guests share most if not all of their translated
849  * code, which makes parallel code generation less appealing than in softmmu.
850  */
851 void tcg_region_init(size_t tb_size, int splitwx)
852 {
853     void *buf, *aligned;
854     size_t size;
855     size_t page_size;
856     size_t region_size;
857     size_t n_regions;
858     size_t i;
859     bool ok;
860
861     ok = alloc_code_gen_buffer(size_code_gen_buffer(tb_size),
862                                splitwx, &error_fatal);
863     assert(ok);
864
865     buf = tcg_init_ctx.code_gen_buffer;
866     size = tcg_init_ctx.code_gen_buffer_size;
867     page_size = qemu_real_host_page_size;
868     n_regions = tcg_n_regions();
869
870     /* The first region will be 'aligned - buf' bytes larger than the others */
871     aligned = QEMU_ALIGN_PTR_UP(buf, page_size);
872     g_assert(aligned < tcg_init_ctx.code_gen_buffer + size);
873     /*
874      * Make region_size a multiple of page_size, using aligned as the start.
875      * As a result of this we might end up with a few extra pages at the end of
876      * the buffer; we will assign those to the last region.
877      */
878     region_size = (size - (aligned - buf)) / n_regions;
879     region_size = QEMU_ALIGN_DOWN(region_size, page_size);
880
881     /* A region must have at least 2 pages; one code, one guard */
882     g_assert(region_size >= 2 * page_size);
883
884     /* init the region struct */
885     qemu_mutex_init(&region.lock);
886     region.n = n_regions;
887     region.size = region_size - page_size;
888     region.stride = region_size;
889     region.start = buf;
890     region.start_aligned = aligned;
891     /* page-align the end, since its last page will be a guard page */
892     region.end = QEMU_ALIGN_PTR_DOWN(buf + size, page_size);
893     /* account for that last guard page */
894     region.end -= page_size;
895
896     /*
897      * Set guard pages in the rw buffer, as that's the one into which
898      * buffer overruns could occur.  Do not set guard pages in the rx
899      * buffer -- let that one use hugepages throughout.
900      */
901     for (i = 0; i < region.n; i++) {
902         void *start, *end;
903
904         tcg_region_bounds(i, &start, &end);
905
906         /*
907          * macOS 11.2 has a bug (Apple Feedback FB8994773) in which mprotect
908          * rejects a permission change from RWX -> NONE.  Guard pages are
909          * nice for bug detection but are not essential; ignore any failure.
910          */
911         (void)qemu_mprotect_none(end, page_size);
912     }
913
914     tcg_region_trees_init();
915
916     /*
917      * Leave the initial context initialized to the first region.
918      * This will be the context into which we generate the prologue.
919      * It is also the only context for CONFIG_USER_ONLY.
920      */
921     tcg_region_initial_alloc__locked(&tcg_init_ctx);
922 }
923
924 void tcg_region_prologue_set(TCGContext *s)
925 {
926     /* Deduct the prologue from the first region.  */
927     g_assert(region.start == s->code_gen_buffer);
928     region.start = s->code_ptr;
929
930     /* Recompute boundaries of the first region. */
931     tcg_region_assign(s, 0);
932
933     /* Register the balance of the buffer with gdb. */
934     tcg_register_jit(tcg_splitwx_to_rx(region.start),
935                      region.end - region.start);
936 }
937
938 /*
939  * Returns the size (in bytes) of all translated code (i.e. from all regions)
940  * currently in the cache.
941  * See also: tcg_code_capacity()
942  * Do not confuse with tcg_current_code_size(); that one applies to a single
943  * TCG context.
944  */
945 size_t tcg_code_size(void)
946 {
947     unsigned int n_ctxs = qatomic_read(&n_tcg_ctxs);
948     unsigned int i;
949     size_t total;
950
951     qemu_mutex_lock(&region.lock);
952     total = region.agg_size_full;
953     for (i = 0; i < n_ctxs; i++) {
954         const TCGContext *s = qatomic_read(&tcg_ctxs[i]);
955         size_t size;
956
957         size = qatomic_read(&s->code_gen_ptr) - s->code_gen_buffer;
958         g_assert(size <= s->code_gen_buffer_size);
959         total += size;
960     }
961     qemu_mutex_unlock(&region.lock);
962     return total;
963 }
964
965 /*
966  * Returns the code capacity (in bytes) of the entire cache, i.e. including all
967  * regions.
968  * See also: tcg_code_size()
969  */
970 size_t tcg_code_capacity(void)
971 {
972     size_t guard_size, capacity;
973
974     /* no need for synchronization; these variables are set at init time */
975     guard_size = region.stride - region.size;
976     capacity = region.end + guard_size - region.start;
977     capacity -= region.n * (guard_size + TCG_HIGHWATER);
978     return capacity;
979 }
980
981 size_t tcg_tb_phys_invalidate_count(void)
982 {
983     unsigned int n_ctxs = qatomic_read(&n_tcg_ctxs);
984     unsigned int i;
985     size_t total = 0;
986
987     for (i = 0; i < n_ctxs; i++) {
988         const TCGContext *s = qatomic_read(&tcg_ctxs[i]);
989
990         total += qatomic_read(&s->tb_phys_invalidate_count);
991     }
992     return total;
993 }