lib/Support/Unix/Memory.inc

   1 //===- Unix/Memory.cpp - Generic UNIX System Configuration ------*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file defines some functions for various memory management utilities.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "Unix.h"
  15 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
  16 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  17 #include "llvm/Support/Process.h"
  18
  19 #ifdef HAVE_SYS_MMAN_H
  20 #include <sys/mman.h>
  21 #endif
  22
  23 #ifdef __APPLE__
  24 #include <mach/mach.h>
  25 #endif
  26
  27 #if defined(__mips__)
  28 #  if defined(__OpenBSD__)
  29 #    include <mips64/sysarch.h>
  30 #  else
  31 #    include <sys/cachectl.h>
  32 #  endif
  33 #endif
  34
  35 #ifdef __APPLE__
  36 extern "C" void sys_icache_invalidate(const void *Addr, size_t len);
  37 #else
  38 extern "C" void __clear_cache(void *, void*);
  39 #endif
  40
  41 namespace {
  42
  43 int getPosixProtectionFlags(unsigned Flags) {
  44   switch (Flags) {
  45   case llvm::sys::Memory::MF_READ:
  46     return PROT_READ;
  47   case llvm::sys::Memory::MF_WRITE:
  48     return PROT_WRITE;
  49   case llvm::sys::Memory::MF_READ|llvm::sys::Memory::MF_WRITE:
  50     return PROT_READ | PROT_WRITE;
  51   case llvm::sys::Memory::MF_READ|llvm::sys::Memory::MF_EXEC:
  52     return PROT_READ | PROT_EXEC;
  53   case llvm::sys::Memory::MF_READ | llvm::sys::Memory::MF_WRITE |
  54       llvm::sys::Memory::MF_EXEC:
  55     return PROT_READ | PROT_WRITE | PROT_EXEC;
  56   case llvm::sys::Memory::MF_EXEC:
  57 #if defined(__FreeBSD__)
  58     // On PowerPC, having an executable page that has no read permission
  59     // can have unintended consequences.  The function InvalidateInstruction-
  60     // Cache uses instructions dcbf and icbi, both of which are treated by
  61     // the processor as loads.  If the page has no read permissions,
  62     // executing these instructions will result in a segmentation fault.
  63     // Somehow, this problem is not present on Linux, but it does happen
  64     // on FreeBSD.
  65     return PROT_READ | PROT_EXEC;
  66 #else
  67     return PROT_EXEC;
  68 #endif
  69   default:
  70     llvm_unreachable("Illegal memory protection flag specified!");
  71   }
  72   // Provide a default return value as required by some compilers.
  73   return PROT_NONE;
  74 }
  75
  76 } // namespace
  77
  78 namespace llvm {
  79 namespace sys {
  80
  81 MemoryBlock
  82 Memory::allocateMappedMemory(size_t NumBytes,
  83                              const MemoryBlock *const NearBlock,
  84                              unsigned PFlags,
  85                              std::error_code &EC) {
  86   EC = std::error_code();
  87   if (NumBytes == 0)
  88     return MemoryBlock();
  89
  90   static const size_t PageSize = Process::getPageSize();
  91   const size_t NumPages = (NumBytes+PageSize-1)/PageSize;
  92
  93   int fd = -1;
  94 #ifdef NEED_DEV_ZERO_FOR_MMAP
  95   static int zero_fd = open("/dev/zero", O_RDWR);
  96   if (zero_fd == -1) {
  97     EC = std::error_code(errno, std::generic_category());
  98     return MemoryBlock();
  99   }
 100   fd = zero_fd;
 101 #endif
 102
 103   int MMFlags = MAP_PRIVATE |
 104 #ifdef HAVE_MMAP_ANONYMOUS
 105   MAP_ANONYMOUS
 106 #else
 107   MAP_ANON
 108 #endif
 109   ; // Ends statement above
 110
 111   int Protect = getPosixProtectionFlags(PFlags);
 112
 113   // Use any near hint and the page size to set a page-aligned starting address
 114   uintptr_t Start = NearBlock ? reinterpret_cast<uintptr_t>(NearBlock->base()) +
 115                                       NearBlock->size() : 0;
 116   if (Start && Start % PageSize)
 117     Start += PageSize - Start % PageSize;
 118
 119   void *Addr = ::mmap(reinterpret_cast<void*>(Start), PageSize*NumPages,
 120                       Protect, MMFlags, fd, 0);
 121   if (Addr == MAP_FAILED) {
 122     if (NearBlock) //Try again without a near hint
 123       return allocateMappedMemory(NumBytes, nullptr, PFlags, EC);
 124
 125     EC = std::error_code(errno, std::generic_category());
 126     return MemoryBlock();
 127   }
 128
 129   MemoryBlock Result;
 130   Result.Address = Addr;
 131   Result.Size = NumPages*PageSize;
 132
 133   if (PFlags & MF_EXEC)
 134     Memory::InvalidateInstructionCache(Result.Address, Result.Size);
 135
 136   return Result;
 137 }
 138
 139 std::error_code
 140 Memory::releaseMappedMemory(MemoryBlock &M) {
 141   if (M.Address == nullptr || M.Size == 0)
 142     return std::error_code();
 143
 144   if (0 != ::munmap(M.Address, M.Size))
 145     return std::error_code(errno, std::generic_category());
 146
 147   M.Address = nullptr;
 148   M.Size = 0;
 149
 150   return std::error_code();
 151 }
 152
 153 std::error_code
 154 Memory::protectMappedMemory(const MemoryBlock &M, unsigned Flags) {
 155   static const size_t PageSize = Process::getPageSize();
 156   if (M.Address == nullptr || M.Size == 0)
 157     return std::error_code();
 158
 159   if (!Flags)
 160     return std::error_code(EINVAL, std::generic_category());
 161
 162   int Protect = getPosixProtectionFlags(Flags);
 163
 164   int Result = ::mprotect((void*)((uintptr_t)M.Address & ~(PageSize-1)), PageSize*((M.Size+PageSize-1)/PageSize), Protect);
 165   if (Result != 0)
 166     return std::error_code(errno, std::generic_category());
 167
 168   if (Flags & MF_EXEC)
 169     Memory::InvalidateInstructionCache(M.Address, M.Size);
 170
 171   return std::error_code();
 172 }
 173
 174 /// AllocateRWX - Allocate a slab of memory with read/write/execute
 175 /// permissions.  This is typically used for JIT applications where we want
 176 /// to emit code to the memory then jump to it.  Getting this type of memory
 177 /// is very OS specific.
 178 ///
 179 MemoryBlock
 180 Memory::AllocateRWX(size_t NumBytes, const MemoryBlock* NearBlock,
 181                     std::string *ErrMsg) {
 182   if (NumBytes == 0) return MemoryBlock();
 183
 184   static const size_t PageSize = Process::getPageSize();
 185   size_t NumPages = (NumBytes+PageSize-1)/PageSize;
 186
 187   int fd = -1;
 188 #ifdef NEED_DEV_ZERO_FOR_MMAP
 189   static int zero_fd = open("/dev/zero", O_RDWR);
 190   if (zero_fd == -1) {
 191     MakeErrMsg(ErrMsg, "Can't open /dev/zero device");
 192     return MemoryBlock();
 193   }
 194   fd = zero_fd;
 195 #endif
 196
 197   int flags = MAP_PRIVATE |
 198 #ifdef HAVE_MMAP_ANONYMOUS
 199   MAP_ANONYMOUS
 200 #else
 201   MAP_ANON
 202 #endif
 203   ;
 204
 205   void* start = NearBlock ? (unsigned char*)NearBlock->base() +
 206                             NearBlock->size() : nullptr;
 207
 208 #if defined(__APPLE__) && (defined(__arm__) || defined(__arm64__))
 209   void *pa = ::mmap(start, PageSize*NumPages, PROT_READ|PROT_EXEC,
 210                     flags, fd, 0);
 211 #else
 212   void *pa = ::mmap(start, PageSize*NumPages, PROT_READ|PROT_WRITE|PROT_EXEC,
 213                     flags, fd, 0);
 214 #endif
 215   if (pa == MAP_FAILED) {
 216     if (NearBlock) //Try again without a near hint
 217       return AllocateRWX(NumBytes, nullptr);
 218
 219     MakeErrMsg(ErrMsg, "Can't allocate RWX Memory");
 220     return MemoryBlock();
 221   }
 222
 223 #if defined(__APPLE__) && (defined(__arm__) || defined(__arm64__))
 224   kern_return_t kr = vm_protect(mach_task_self(), (vm_address_t)pa,
 225                                 (vm_size_t)(PageSize*NumPages), 0,
 226                                 VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE | VM_PROT_COPY);
 227   if (KERN_SUCCESS != kr) {
 228     MakeErrMsg(ErrMsg, "vm_protect max RX failed");
 229     return MemoryBlock();
 230   }
 231
 232   kr = vm_protect(mach_task_self(), (vm_address_t)pa,
 233                   (vm_size_t)(PageSize*NumPages), 0,
 234                   VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
 235   if (KERN_SUCCESS != kr) {
 236     MakeErrMsg(ErrMsg, "vm_protect RW failed");
 237     return MemoryBlock();
 238   }
 239 #endif
 240
 241   MemoryBlock result;
 242   result.Address = pa;
 243   result.Size = NumPages*PageSize;
 244
 245   return result;
 246 }
 247
 248 bool Memory::ReleaseRWX(MemoryBlock &M, std::string *ErrMsg) {
 249   if (M.Address == nullptr || M.Size == 0) return false;
 250   if (0 != ::munmap(M.Address, M.Size))
 251     return MakeErrMsg(ErrMsg, "Can't release RWX Memory");
 252   return false;
 253 }
 254
 255 bool Memory::setWritable (MemoryBlock &M, std::string *ErrMsg) {
 256 #if defined(__APPLE__) && (defined(__arm__) || defined(__arm64__))
 257   if (M.Address == 0 || M.Size == 0) return false;
 258   Memory::InvalidateInstructionCache(M.Address, M.Size);
 259   kern_return_t kr = vm_protect(mach_task_self(), (vm_address_t)M.Address,
 260     (vm_size_t)M.Size, 0, VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
 261   return KERN_SUCCESS == kr;
 262 #else
 263   return true;
 264 #endif
 265 }
 266
 267 bool Memory::setExecutable (MemoryBlock &M, std::string *ErrMsg) {
 268   if (M.Address == 0 || M.Size == 0) return false;
 269   Memory::InvalidateInstructionCache(M.Address, M.Size);
 270 #if defined(__APPLE__) && (defined(__arm__) || defined(__arm64__))
 271   kern_return_t kr = vm_protect(mach_task_self(), (vm_address_t)M.Address,
 272     (vm_size_t)M.Size, 0, VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE | VM_PROT_COPY);
 273   return KERN_SUCCESS == kr;
 274 #else
 275   return true;
 276 #endif
 277 }
 278
 279 bool Memory::setRangeWritable(const void *Addr, size_t Size) {
 280 #if defined(__APPLE__) && (defined(__arm__) || defined(__arm64__))
 281   kern_return_t kr = vm_protect(mach_task_self(), (vm_address_t)Addr,
 282                                 (vm_size_t)Size, 0,
 283                                 VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
 284   return KERN_SUCCESS == kr;
 285 #else
 286   return true;
 287 #endif
 288 }
 289
 290 bool Memory::setRangeExecutable(const void *Addr, size_t Size) {
 291 #if defined(__APPLE__) && (defined(__arm__) || defined(__arm64__))
 292   kern_return_t kr = vm_protect(mach_task_self(), (vm_address_t)Addr,
 293                                 (vm_size_t)Size, 0,
 294                                 VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE | VM_PROT_COPY);
 295   return KERN_SUCCESS == kr;
 296 #else
 297   return true;
 298 #endif
 299 }
 300
 301 /// InvalidateInstructionCache - Before the JIT can run a block of code
 302 /// that has been emitted it must invalidate the instruction cache on some
 303 /// platforms.
 304 void Memory::InvalidateInstructionCache(const void *Addr,
 305                                         size_t Len) {
 306
 307 // icache invalidation for PPC and ARM.
 308 #if defined(__APPLE__)
 309
 310 #  if (defined(__POWERPC__) || defined (__ppc__) || \
 311        defined(_POWER) || defined(_ARCH_PPC) || defined(__arm__) || \
 312        defined(__arm64__))
 313   sys_icache_invalidate(const_cast<void *>(Addr), Len);
 314 #  endif
 315
 316 #else
 317
 318 #  if (defined(__POWERPC__) || defined (__ppc__) || \
 319        defined(_POWER) || defined(_ARCH_PPC)) && defined(__GNUC__)
 320   const size_t LineSize = 32;
 321
 322   const intptr_t Mask = ~(LineSize - 1);
 323   const intptr_t StartLine = ((intptr_t) Addr) & Mask;
 324   const intptr_t EndLine = ((intptr_t) Addr + Len + LineSize - 1) & Mask;
 325
 326   for (intptr_t Line = StartLine; Line < EndLine; Line += LineSize)
 327     asm volatile("dcbf 0, %0" : : "r"(Line));
 328   asm volatile("sync");
 329
 330   for (intptr_t Line = StartLine; Line < EndLine; Line += LineSize)
 331     asm volatile("icbi 0, %0" : : "r"(Line));
 332   asm volatile("isync");
 333 #  elif (defined(__arm__) || defined(__aarch64__) || defined(__mips__)) && \
 334         defined(__GNUC__)
 335   // FIXME: Can we safely always call this for __GNUC__ everywhere?
 336   const char *Start = static_cast<const char *>(Addr);
 337   const char *End = Start + Len;
 338   __clear_cache(const_cast<char *>(Start), const_cast<char *>(End));
 339 #  endif
 340
 341 #endif  // end apple
 342
 343   ValgrindDiscardTranslations(Addr, Len);
 344 }
 345
 346 } // namespace sys
 347 } // namespace llvm