git.mutantstargoat.com Git - winnie/blob - src/shalloc.cc

   1 /*
   2 winnie - an experimental window system
   3
   4 Copyright (C) 2013 Eleni Maria Stea
   5
   6 This program is free software: you can redistribute it and/or modify
   7 it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8 the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   9 (at your option) any later version.
  10
  11 This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14 GNU General Public License for more details.
  15
  16 You should have received a copy of the GNU General Public License
  17 along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18
  19 Author: Eleni Maria Stea <elene.mst@gmail.com>
  20 */
  21
  22 #include <assert.h>
  23 #include <stdio.h>
  24 #include <stdlib.h>
  25 #include <stdint.h>
  26 #include <string.h>
  27
  28 #include <errno.h>
  29 #include <fcntl.h>
  30 #include <sys/mman.h>
  31 #include <sys/stat.h>
  32 #include <unistd.h>
  33
  34 #include <map>
  35
  36 #include "shalloc.h"
  37
  38 #define SHMNAME "/winnie.shm"
  39
  40 #define POOL_SIZE 16777216
  41 #define BLOCK_SIZE 512
  42
  43 #define NUM_BLOCKS (POOL_SIZE / BLOCK_SIZE)
  44 #define BITMAP_SIZE (NUM_BLOCKS / 32)
  45
  46 static bool is_allocated(int block_number);
  47 static int addr_to_block(unsigned char *addr);
  48 static unsigned char *block_to_addr(int block_number);
  49 static void alloc_blocks(int block_pos, int num_blocks);
  50 static void free_blocks(int block_pos, int num_blocks);
  51
  52 static void print_stats();
  53 static int fd;
  54
  55 static unsigned char *pool;
  56 static std::map<int, int> alloc_sizes; //starting block -> number of blocks
  57
  58 // 0 means not allocated 1 means allocated
  59 static uint32_t bitmap[BITMAP_SIZE];
  60
  61 struct Statistics {
  62         int alloc_num;
  63         int free_num;
  64         int alloc_memsize;
  65         int free_memsize;
  66 };
  67
  68 static Statistics stats;
  69
  70 bool init_shared_memory()
  71 {
  72         if(((fd = shm_open(SHMNAME, O_RDWR | O_CREAT, S_IRWXU)) == -1)) {
  73                 fprintf(stderr, "Failed to open shared memory: %s\n", strerror(errno));
  74                 return false;
  75         }
  76         ftruncate(fd, POOL_SIZE);
  77
  78         if((pool = (unsigned char*)mmap(0, POOL_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE,
  79                                         MAP_SHARED, fd, 0)) == (void*)-1) {
  80                 fprintf(stderr, "Failed to map shared memory: %s\n", strerror(errno));
  81         }
  82
  83         shm_unlink(SHMNAME);
  84
  85         for(int i=0; i<BITMAP_SIZE; i++) {
  86                 bitmap[i] = 0;
  87         }
  88
  89         alloc_sizes.clear();
  90         memset(&stats, 0, sizeof stats);
  91
  92         return true;
  93 }
  94
  95 void destroy_shared_memory()
  96 {
  97         print_stats();
  98         if(munmap(pool, POOL_SIZE) == -1) {
  99                 fprintf(stderr, "Failed to unmap shared memory: %s\n", strerror(errno));
 100         }
 101 }
 102
 103 void *sh_malloc(size_t bytes)
 104 {
 105         if(!bytes) {
 106                 return 0;
 107         }
 108
 109         int num_blocks = (bytes + BLOCK_SIZE - 1) / BLOCK_SIZE;
 110
 111         int free_block;
 112         int ctr = 0;
 113         for(int i=0; i<NUM_BLOCKS; i++) {
 114                 if(!is_allocated(i)) {
 115                         if(!ctr) {
 116                                 free_block = i;
 117                         }
 118                         ctr++;
 119                 }
 120                 else {
 121                         ctr = 0;
 122                 }
 123
 124                 if(ctr == num_blocks) {
 125                         alloc_blocks(free_block, num_blocks);
 126                         return block_to_addr(free_block);
 127                 }
 128         }
 129
 130         return 0;
 131 }
 132
 133 void sh_free(void *ptr)
 134 {
 135         int block = addr_to_block((unsigned char*)ptr);
 136         std::map<int, int>::iterator it;
 137         if((it = alloc_sizes.find(block)) != alloc_sizes.end()) {
 138                 int num_blocks = it->second;
 139                 free_blocks(block, num_blocks);
 140                 alloc_sizes.erase(it);
 141         }
 142         else {
 143                 fprintf(stderr, "Attempt to free non-existent blocks from: %d\n", block);
 144         }
 145 }
 146
 147 static bool is_allocated(int block_number)
 148 {
 149         int idx = block_number / 32;
 150         int bit_num = block_number % 32;
 151
 152         if((bitmap[idx] >> bit_num) & 1) {
 153                 return true;
 154         }
 155
 156         return false;
 157 }
 158
 159 static int addr_to_block(unsigned char *addr)
 160 {
 161         assert(addr >= pool);
 162         assert(addr < pool + POOL_SIZE);
 163
 164         return (addr - pool) / BLOCK_SIZE;
 165 }
 166
 167 static unsigned char *block_to_addr(int block_number)
 168 {
 169         assert(block_number >= 0);
 170         assert(block_number < NUM_BLOCKS);
 171
 172         return pool + block_number * BLOCK_SIZE;
 173 }
 174
 175 static void alloc_blocks(int block_pos, int num_blocks)
 176 {
 177         for(int i=0; i<num_blocks; i++) {
 178                 int block_number = i + block_pos;
 179                 int idx = block_number / 32;
 180                 int bit_num = block_number % 32;
 181
 182                 bitmap[idx] |= ((uint32_t)1 << bit_num); // or pow(2, i)
 183         }
 184
 185         alloc_sizes[block_pos] = num_blocks;
 186
 187         stats.alloc_num++;
 188         stats.alloc_memsize += BLOCK_SIZE * num_blocks;
 189 }
 190
 191 static void free_blocks(int block_pos, int num_blocks)
 192 {
 193         for(int i=0; i<num_blocks; i++) {
 194                 int block_number = i + block_pos;
 195                 int idx = block_number / 32;
 196                 int bit_num = block_number % 32;
 197
 198                 bitmap[idx] &= ~((uint32_t)1 << bit_num);
 199         }
 200
 201         stats.free_num++;
 202         stats.free_memsize += BLOCK_SIZE * num_blocks;
 203 }
 204
 205 static void print_stats()
 206 {
 207         printf("Total allocated memory: %d\n", stats.alloc_memsize);
 208         printf("Total deallocated memory: %d\n", stats.free_memsize);
 209         printf("Number of allocations: %d\n", stats.alloc_num);
 210         printf("Number of deallocations: %d\n", stats.free_num);
 211 }
 212