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https://github.com/AmbiML/sparrow-kata-full.git
synced 2025-09-24 21:07:53 +00:00
Merge "kata-slot-allocator: CSpace slot allocator"
GitOrigin-RevId: 671e23b90d2a182cb66a646b7f22204ede6880db
This commit is contained in:
@@ -6,4 +6,5 @@ edition = "2018"
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||||
[dependencies]
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||||
capdl = { path = "src/capdl" }
|
||||
kata-os-model = { path = "src/kata-os-model" }
|
||||
kata-slot-allocator = { path = "src/kata-slot-allocator" }
|
||||
sel4-sys = { path = "src/sel4-sys" }
|
||||
|
@@ -0,0 +1,10 @@
|
||||
[package]
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||||
name = "kata-slot-allocator"
|
||||
version = "0.1.0"
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||||
authors = ["Sam Leffler <sleffler@google.com>"]
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||||
edition = "2018"
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||||
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||||
[dependencies]
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||||
# TODO(sleffler): v1.0 requires rust edition2021
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||||
bitvec = { version = "0.22", default-features = false, features = ["alloc"] }
|
||||
spin = "0.9"
|
@@ -0,0 +1,423 @@
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||||
//! An allocator for an array of integer-numbered objects. This is
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||||
//! typically used to track capability slots in a CNode, though it
|
||||
//! can be used for other purposes.
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||||
#![cfg_attr(not(test), no_std)]
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use bitvec::prelude::*;
|
||||
use core::ops::Range;
|
||||
use spin::Mutex;
|
||||
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||||
struct Slots {
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||||
bits: Option<BitBox<Lsb0, u8>>,
|
||||
used: usize,
|
||||
// TODO(sleffler): maybe track last alloc for O(1) sequential allocations
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||||
}
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||||
impl Slots {
|
||||
fn new(size: usize) -> Self {
|
||||
Slots {
|
||||
bits: Some(bitvec![Lsb0, u8; 0; size].into_boxed_bitslice()),
|
||||
used: 0,
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
const fn empty() -> Self {
|
||||
Slots {
|
||||
bits: None,
|
||||
used: 0,
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
fn init(&mut self, size: usize) {
|
||||
self.bits = Some(bitvec![Lsb0, u8; 0; size].into_boxed_bitslice());
|
||||
}
|
||||
fn used_slots(&self) -> usize { self.used }
|
||||
fn free_slots(&self) -> usize {
|
||||
let bits = self.bits.as_ref().unwrap();
|
||||
bits.len() - self.used
|
||||
}
|
||||
|
||||
fn not_any_in_range(&self, range: Range<usize>) -> bool {
|
||||
let bslice = self.bits.as_ref().unwrap().as_bitslice();
|
||||
// NB: check there is a valid slice
|
||||
if range.start < bslice.len() && range.end <= bslice.len() {
|
||||
bslice[range].not_any()
|
||||
} else {
|
||||
false
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
fn set_range(&mut self, range: Range<usize>, value: bool) {
|
||||
let bits = self.bits.as_mut().unwrap();
|
||||
let count = range.len();
|
||||
let bslice = &mut bits.as_mut_bitslice()[range];
|
||||
if value {
|
||||
assert!(bslice.not_any());
|
||||
bslice.set_all(true);
|
||||
self.used = self.used + count;
|
||||
} else {
|
||||
assert!(bslice.all());
|
||||
bslice.set_all(false);
|
||||
self.used = self.used - count;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
fn alloc_first_fit(&mut self, count: usize) -> Option<usize> {
|
||||
if count == 0 { return None; }
|
||||
if count > self.free_slots() { return None; }
|
||||
if count == 1 {
|
||||
let bits = self.bits.as_mut().unwrap();
|
||||
let bit = bits.first_zero()?;
|
||||
unsafe { bits.set_unchecked(bit, true) };
|
||||
self.used = self.used + 1;
|
||||
Some(bit)
|
||||
} else {
|
||||
let first_slot = self.bits.as_ref().unwrap().iter_zeros()
|
||||
.find(|bit| self.not_any_in_range(bit + 1..bit + count))?;
|
||||
self.set_range(first_slot..first_slot + count, true);
|
||||
Some(first_slot)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
fn free(&mut self, first_slot: usize, count: usize) {
|
||||
assert!(count <= self.used);
|
||||
self.set_range(first_slot..first_slot + count, false);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
pub struct KataSlotAllocator {
|
||||
slots: Mutex<Slots>,
|
||||
base_slot: usize,
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[cfg(not(test))]
|
||||
pub static mut KATA_CSPACE_SLOTS: KataSlotAllocator = KataSlotAllocator::empty();
|
||||
|
||||
impl KataSlotAllocator {
|
||||
/// Initializes the Slot state
|
||||
pub fn new(first_slot: usize, size: usize) -> Self {
|
||||
KataSlotAllocator {
|
||||
slots: Mutex::new(Slots::new(size)),
|
||||
base_slot: first_slot,
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// Create a new UNINITIALIZED slot allocator. You must initialize this
|
||||
/// using the init method before using the allocator.
|
||||
pub const fn empty() -> Self {
|
||||
KataSlotAllocator {
|
||||
slots: Mutex::new(Slots::empty()),
|
||||
base_slot: 0,
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// Initializes the Slot state
|
||||
pub unsafe fn init(&mut self, first_slot: usize, size: usize) {
|
||||
self.base_slot = first_slot;
|
||||
(*self.slots.lock()).init(size);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// Returns the base slot number.
|
||||
pub fn base_slot(&self) -> usize { self.base_slot }
|
||||
|
||||
/// Returns the number of slots in use.
|
||||
pub fn used_slots(&self) -> usize {
|
||||
(*self.slots.lock()).used_slots()
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// Returns the number of slots available.
|
||||
pub fn free_slots(&self) -> usize {
|
||||
(*self.slots.lock()).free_slots()
|
||||
}
|
||||
|
||||
pub fn alloc(&self, count: usize) -> Option<usize> {
|
||||
(*self.slots.lock()).alloc_first_fit(count).map(|x| x + self.base_slot)
|
||||
}
|
||||
|
||||
pub fn free(&self, first_slot: usize, count: usize) {
|
||||
assert!(first_slot >= self.base_slot);
|
||||
(*self.slots.lock()).free(first_slot - self.base_slot, count)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[cfg(test)]
|
||||
mod slot_tests {
|
||||
use super::*;
|
||||
|
||||
const NSLOTS: usize = 64;
|
||||
|
||||
#[test]
|
||||
fn test_slots_new() {
|
||||
let slots = Slots::new(NSLOTS);
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 0);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS);
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[test]
|
||||
fn test_slots_init() {
|
||||
static mut SLOTS: Slots = Slots::empty();
|
||||
unsafe {
|
||||
SLOTS.init(NSLOTS);
|
||||
assert_eq!(SLOTS.used_slots(), 0);
|
||||
assert_eq!(SLOTS.free_slots(), NSLOTS);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[test]
|
||||
fn test_slots_one() {
|
||||
let mut slots = Slots::new(64);
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 0);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS);
|
||||
let first = slots.alloc_first_fit(1).unwrap();
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 1);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS - 1);
|
||||
slots.free(first, 1);
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 0);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS);
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[test]
|
||||
fn test_slots_one_multi() {
|
||||
let mut slots = Slots::new(64);
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 0);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS);
|
||||
let first = slots.alloc_first_fit(1).unwrap();
|
||||
let second = slots.alloc_first_fit(1).unwrap();
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 2);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS - 2);
|
||||
slots.free(first, 1);
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 1);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS - 1);
|
||||
slots.free(second, 1);
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 0);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS );
|
||||
|
||||
let again = slots.alloc_first_fit(1).unwrap();
|
||||
// first-fit so should get same thing
|
||||
assert_eq!(first, again);
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[test]
|
||||
fn test_slots_range() {
|
||||
let mut slots = Slots::new(64);
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 0);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS);
|
||||
let first = slots.alloc_first_fit(3).unwrap();
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 3);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS - 3);
|
||||
slots.free(first, 3);
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 0);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS);
|
||||
|
||||
let again = slots.alloc_first_fit(3).unwrap();
|
||||
assert_eq!(first, again);
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[test]
|
||||
fn test_slots_range_multi() {
|
||||
let mut slots = Slots::new(64);
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 0);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS);
|
||||
let first = slots.alloc_first_fit(4).unwrap();
|
||||
let second = slots.alloc_first_fit(4).unwrap();
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 4 + 4);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS - (4 + 4));
|
||||
slots.free(first, 4);
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 4);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS - 4);
|
||||
slots.free(second, 4);
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 0);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS);
|
||||
|
||||
let again = slots.alloc_first_fit(4).unwrap();
|
||||
assert_eq!(first, again);
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[test]
|
||||
fn test_slots_range_split_free() {
|
||||
let mut slots = Slots::new(64);
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 0);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS);
|
||||
let first = slots.alloc_first_fit(4).unwrap();
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 4);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS - 4);
|
||||
slots.free(first, 2);
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 2);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS - 2);
|
||||
slots.free(first + 2, 2);
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 0);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS);
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[test]
|
||||
fn test_slots_range_split_free_multi() {
|
||||
let mut slots = Slots::new(64);
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 0);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS);
|
||||
|
||||
// Request 4 slots
|
||||
let first = slots.alloc_first_fit(4).unwrap();
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 4);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS - 4);
|
||||
// Free the first 2 slots to create a hole
|
||||
slots.free(first, 2);
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 2);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS - 2);
|
||||
|
||||
// Requet another 4 slots
|
||||
let second = slots.alloc_first_fit(4).unwrap();
|
||||
// The hole is 2-large so our request should go after
|
||||
assert_eq!(first + 4, second);
|
||||
slots.free(first + 2, 2);
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 4);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS - 4);
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[test]
|
||||
fn test_slots_empty() {
|
||||
let mut slots = Slots::new(0);
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 0);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), 0);
|
||||
assert!(slots.alloc_first_fit(1).is_none());
|
||||
assert!(slots.alloc_first_fit(8).is_none());
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[test]
|
||||
fn test_slots_too_small() {
|
||||
let mut slots = Slots::new(NSLOTS);
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 0);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS);
|
||||
assert!(slots.alloc_first_fit(NSLOTS + 1).is_none());
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[test]
|
||||
fn test_slots_oospace() {
|
||||
let mut slots = Slots::new(4);
|
||||
// Allocate 3 of 4 slots
|
||||
let first = slots.alloc_first_fit(3).unwrap();
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), 1);
|
||||
// Request 2 slots, not enough space
|
||||
assert!(slots.alloc_first_fit(2).is_none());
|
||||
|
||||
// Free up [0,1] so free is [0, 1, 3]
|
||||
slots.free(first, 2);
|
||||
// Request 3 which does not fit.
|
||||
assert!(slots.alloc_first_fit(3).is_none());
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[test]
|
||||
#[should_panic]
|
||||
fn test_slots_free_single_invalid() {
|
||||
let mut slots = Slots::new(NSLOTS);
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 0);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS);
|
||||
// Free an already free slot
|
||||
slots.free(0, 1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[test]
|
||||
#[should_panic]
|
||||
fn test_slots_free_hole_invalid() {
|
||||
let mut slots = Slots::new(NSLOTS);
|
||||
assert_eq!(slots.used_slots(), 0);
|
||||
assert_eq!(slots.free_slots(), NSLOTS);
|
||||
// Allocate the first 4 slots
|
||||
let first = slots.alloc_first_fit(4).unwrap();
|
||||
// Free slot 2, should work.
|
||||
slots.free(first + 2, 1);
|
||||
// Try to free a range that includes a previously free'd slot
|
||||
slots.free(first, 4);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[cfg(test)]
|
||||
mod kata_slot_tests {
|
||||
use super::*;
|
||||
|
||||
// NB: all these tests will run concurrently to exercise locking
|
||||
|
||||
const SLOT_RANGE: Range<usize> = Range { start: 10, end: 10 + 64 };
|
||||
static mut SLOTS: KataSlotAllocator = KataSlotAllocator::empty();
|
||||
fn setup() {
|
||||
use std::sync::Once;
|
||||
static INIT: Once = Once::new();
|
||||
INIT.call_once(|| { unsafe { SLOTS.init(SLOT_RANGE.start, SLOT_RANGE.len()) }; })
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[test]
|
||||
fn test_slots_one() {
|
||||
setup();
|
||||
unsafe {
|
||||
let first = SLOTS.alloc(1).unwrap();
|
||||
assert!(SLOT_RANGE.contains(&first));
|
||||
SLOTS.free(first, 1);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[test]
|
||||
fn test_slots_one_multi() {
|
||||
setup();
|
||||
unsafe {
|
||||
let first = SLOTS.alloc(1).unwrap();
|
||||
assert!(SLOT_RANGE.contains(&first));
|
||||
let second = SLOTS.alloc(1).unwrap();
|
||||
assert!(SLOT_RANGE.contains(&second));
|
||||
SLOTS.free(first, 1);
|
||||
SLOTS.free(second, 1);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[test]
|
||||
fn test_slots_range() {
|
||||
setup();
|
||||
unsafe {
|
||||
let first = SLOTS.alloc(3).unwrap();
|
||||
assert!(SLOT_RANGE.contains(&first));
|
||||
assert!(SLOT_RANGE.contains(&(first + 1)));
|
||||
assert!(SLOT_RANGE.contains(&(first + 2)));
|
||||
SLOTS.free(first, 3);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[test]
|
||||
fn test_slots_range_multi() {
|
||||
setup();
|
||||
unsafe {
|
||||
let first = SLOTS.alloc(4).unwrap();
|
||||
let second = SLOTS.alloc(4).unwrap();
|
||||
SLOTS.free(first, 4);
|
||||
SLOTS.free(second, 4);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[test]
|
||||
fn test_slots_range_split_free() {
|
||||
setup();
|
||||
unsafe {
|
||||
let first = SLOTS.alloc(4).unwrap();
|
||||
SLOTS.free(first, 2);
|
||||
SLOTS.free(first + 2, 2);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[test]
|
||||
fn test_slots_range_split_free_multi() {
|
||||
setup();
|
||||
unsafe {
|
||||
// Request 4 slots
|
||||
let first = SLOTS.alloc(4).unwrap();
|
||||
// Free the first 2 slots to create a hole
|
||||
SLOTS.free(first, 2);
|
||||
|
||||
// Requet another 4 slots
|
||||
let _second = SLOTS.alloc(4).unwrap();
|
||||
// The hole is 2-large so our request should go after
|
||||
SLOTS.free(first + 2, 2);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[test]
|
||||
fn test_slots_oospace() {
|
||||
setup();
|
||||
unsafe {
|
||||
assert!(SLOTS.alloc(SLOT_RANGE.len() + 1).is_none());
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
@@ -2,4 +2,5 @@
|
||||
|
||||
pub extern crate capdl;
|
||||
pub extern crate kata_os_model;
|
||||
pub extern crate kata_slot_allocator;
|
||||
pub extern crate sel4_sys;
|
||||
|
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