folly/MemoryMapping.cpp

   1 /*
   2  * Copyright 2013 Facebook, Inc.
   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
  17 #include "folly/MemoryMapping.h"
  18 #include "folly/Format.h"
  19
  20 #include <fcntl.h>
  21 #include <sys/mman.h>
  22 #include <sys/types.h>
  23 #include <system_error>
  24
  25 DEFINE_int64(mlock_max_size_at_once, 1 << 20,  // 1MB
  26              "Maximum bytes to mlock/munlock/munmap at once "
  27              "(will be rounded up to PAGESIZE)");
  28
  29 namespace folly {
  30
  31 /* protected constructor */
  32 MemoryMapping::MemoryMapping()
  33   : mapStart_(nullptr)
  34   , mapLength_(0)
  35   , locked_(false) {
  36 }
  37
  38 MemoryMapping::MemoryMapping(File file, off_t offset, off_t length)
  39   : mapStart_(nullptr)
  40   , mapLength_(0)
  41   , locked_(false) {
  42
  43   init(std::move(file), offset, length, PROT_READ, false);
  44 }
  45
  46 void MemoryMapping::init(File file,
  47                          off_t offset, off_t length,
  48                          int prot,
  49                          bool grow) {
  50   off_t pageSize = sysconf(_SC_PAGESIZE);
  51   CHECK_GE(offset, 0);
  52
  53   // Round down the start of the mapped region
  54   size_t skipStart = offset % pageSize;
  55   offset -= skipStart;
  56
  57   file_ = std::move(file);
  58   mapLength_ = length;
  59   if (mapLength_ != -1) {
  60     mapLength_ += skipStart;
  61
  62     // Round up the end of the mapped region
  63     mapLength_ = (mapLength_ + pageSize - 1) / pageSize * pageSize;
  64   }
  65
  66   // stat the file
  67   struct stat st;
  68   CHECK_ERR(fstat(file_.fd(), &st));
  69   off_t remaining = st.st_size - offset;
  70   if (mapLength_ == -1) {
  71     length = mapLength_ = remaining;
  72   } else {
  73     if (length > remaining) {
  74       if (grow) {
  75         PCHECK(0 == ftruncate(file_.fd(), offset + length))
  76           << "ftructate() failed, couldn't grow file";
  77         remaining = length;
  78       } else {
  79         length = remaining;
  80       }
  81     }
  82     if (mapLength_ > remaining) mapLength_ = remaining;
  83   }
  84
  85   if (length == 0) {
  86     mapLength_ = 0;
  87     mapStart_ = nullptr;
  88   } else {
  89     unsigned char* start = static_cast<unsigned char*>(
  90       mmap(nullptr, mapLength_, prot, MAP_SHARED, file_.fd(), offset));
  91     PCHECK(start != MAP_FAILED)
  92       << " offset=" << offset
  93       << " length=" << mapLength_;
  94     mapStart_ = start;
  95     data_.reset(start + skipStart, length);
  96   }
  97 }
  98
  99 namespace {
 100
 101 off_t memOpChunkSize(off_t length) {
 102   off_t chunkSize = length;
 103   if (FLAGS_mlock_max_size_at_once <= 0) {
 104     return chunkSize;
 105   }
 106
 107   chunkSize = FLAGS_mlock_max_size_at_once;
 108   off_t pageSize = sysconf(_SC_PAGESIZE);
 109   off_t r = chunkSize % pageSize;
 110   if (r) {
 111     chunkSize += (pageSize - r);
 112   }
 113   return chunkSize;
 114 }
 115
 116 /**
 117  * Run @op in chunks over the buffer @mem of @bufSize length.
 118  *
 119  * Return:
 120  * - success: true + amountSucceeded == bufSize (op success on whole buffer)
 121  * - failure: false + amountSucceeded == nr bytes on which op succeeded.
 122  */
 123 bool memOpInChunks(std::function<int(void*, size_t)> op,
 124                    void* mem, size_t bufSize,
 125                    size_t& amountSucceeded) {
 126   // unmap/mlock/munlock take a kernel semaphore and block other threads from
 127   // doing other memory operations. If the size of the buffer is big the
 128   // semaphore can be down for seconds (for benchmarks see
 129   // http://kostja-osipov.livejournal.com/42963.html).  Doing the operations in
 130   // chunks breaks the locking into intervals and lets other threads do memory
 131   // operations of their own.
 132
 133   size_t chunkSize = memOpChunkSize(bufSize);
 134   size_t chunkCount = bufSize / chunkSize;
 135
 136   char* addr = static_cast<char*>(mem);
 137   amountSucceeded = 0;
 138
 139   while (amountSucceeded < bufSize) {
 140     size_t size = std::min(chunkSize, bufSize - amountSucceeded);
 141     if (op(addr + amountSucceeded, size) != 0) {
 142       return false;
 143     }
 144     amountSucceeded += size;
 145   }
 146
 147   return true;
 148 }
 149
 150 }  // anonymous namespace
 151
 152 bool MemoryMapping::mlock(LockMode lock) {
 153   size_t amountSucceeded = 0;
 154   locked_ = memOpInChunks(::mlock, mapStart_, mapLength_, amountSucceeded);
 155   if (locked_) {
 156     return true;
 157   }
 158
 159   auto msg(folly::format(
 160     "mlock({}) failed at {}",
 161     mapLength_, amountSucceeded).str());
 162
 163   if (lock == LockMode::TRY_LOCK && (errno == EPERM || errno == ENOMEM)) {
 164     PLOG(WARNING) << msg;
 165   } else {
 166     PLOG(FATAL) << msg;
 167   }
 168
 169   // only part of the buffer was mlocked, unlock it back
 170   if (!memOpInChunks(::munlock, mapStart_, amountSucceeded, amountSucceeded)) {
 171     PLOG(WARNING) << "munlock()";
 172   }
 173
 174   return false;
 175 }
 176
 177 void MemoryMapping::munlock(bool dontneed) {
 178   if (!locked_) return;
 179
 180   size_t amountSucceeded = 0;
 181   if (!memOpInChunks(::munlock, mapStart_, mapLength_, amountSucceeded)) {
 182     PLOG(WARNING) << "munlock()";
 183   }
 184   if (mapLength_ && dontneed &&
 185       ::madvise(mapStart_, mapLength_, MADV_DONTNEED)) {
 186     PLOG(WARNING) << "madvise()";
 187   }
 188   locked_ = false;
 189 }
 190
 191 void MemoryMapping::hintLinearScan() {
 192   advise(MADV_SEQUENTIAL);
 193 }
 194
 195 MemoryMapping::~MemoryMapping() {
 196   if (mapLength_) {
 197     size_t amountSucceeded = 0;
 198     if (!memOpInChunks(::munmap, mapStart_, mapLength_, amountSucceeded)) {
 199       PLOG(FATAL) << folly::format(
 200         "munmap({}) failed at {}",
 201         mapLength_, amountSucceeded).str();
 202     }
 203   }
 204 }
 205
 206 void MemoryMapping::advise(int advice) const {
 207   if (mapLength_ && ::madvise(mapStart_, mapLength_, advice)) {
 208     PLOG(WARNING) << "madvise()";
 209   }
 210 }
 211
 212 WritableMemoryMapping::WritableMemoryMapping(File file, off_t offset, off_t length) {
 213   init(std::move(file), offset, length, PROT_READ | PROT_WRITE, true);
 214 }
 215
 216 }  // namespace folly