/*
 * Stress test for transparent huge pages, memory compaction and migration.
 *
 * Authors: Konstantin Khlebnikov <koct9i@gmail.com>
 *
 * This is free and unencumbered software released into the public domain.
 */

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <err.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <sys/mman.h>
#include "vm_util.h"
#include "../kselftest.h"

int backing_fd = -1;
int mmap_flags = MAP_ANONYMOUS | MAP_NORESERVE | MAP_PRIVATE;
#define PROT_RW (PROT_READ | PROT_WRITE)

int main(int argc, char **argv)
{
 size_t ram, len;
 void *ptr, *p;
 struct timespec start, a, b;
 int i = 0;
 char *name = NULL;
 double s;
 uint8_t *map;
 size_t map_len;
 int pagemap_fd;
 int duration = 0;

 ksft_print_header();

 ram = sysconf(_SC_PHYS_PAGES);
 if (ram > SIZE_MAX / psize() / 4)
  ram = SIZE_MAX / 4;
 else
  ram *= psize();
 len = ram;

 while (++i < argc) {
  if (!strcmp(argv[i], "-h"))
   ksft_exit_fail_msg("usage: %s [-f <filename>] [-d <duration>] [size in MiB]\n",
        argv[0]);
  else if (!strcmp(argv[i], "-f"))
   name = argv[++i];
  else if (!strcmp(argv[i], "-d"))
   duration = atoi(argv[++i]);
  else
   len = atoll(argv[i]) << 20;
 }

 ksft_set_plan(1);

 if (name) {
  backing_fd = open(name, O_RDWR);
  if (backing_fd == -1)
   ksft_exit_fail_msg("open %s\n", name);
  mmap_flags = MAP_SHARED;
 }

 warnx("allocate %zd transhuge pages, using %zd MiB virtual memory"
       " and %zd MiB of ram", len >> HPAGE_SHIFT, len >> 20,
       ram >> (20 + HPAGE_SHIFT - pshift() - 1));

 pagemap_fd = open("/proc/self/pagemap", O_RDONLY);
 if (pagemap_fd < 0)
  ksft_exit_fail_msg("open pagemap\n");

 len -= len % HPAGE_SIZE;
 ptr = mmap(NULL, len + HPAGE_SIZE, PROT_RW, mmap_flags, backing_fd, 0);
 if (ptr == MAP_FAILED)
  ksft_exit_fail_msg("initial mmap");
 ptr += HPAGE_SIZE - (uintptr_t)ptr % HPAGE_SIZE;

 if (madvise(ptr, len, MADV_HUGEPAGE))
  ksft_exit_fail_msg("MADV_HUGEPAGE");

 map_len = ram >> (HPAGE_SHIFT - 1);
 map = malloc(map_len);
 if (!map)
  ksft_exit_fail_msg("map malloc\n");

 clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &start);

 while (1) {
  int nr_succeed = 0, nr_failed = 0, nr_pages = 0;

  memset(map, 0, map_len);

  clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &a);
  for (p = ptr; p < ptr + len; p += HPAGE_SIZE) {
   int64_t pfn;

   pfn = allocate_transhuge(p, pagemap_fd);

   if (pfn < 0) {
    nr_failed++;
   } else {
    size_t idx = pfn >> (HPAGE_SHIFT - pshift());

    nr_succeed++;
    if (idx >= map_len) {
     map = realloc(map, idx + 1);
     if (!map)
      ksft_exit_fail_msg("map realloc\n");
     memset(map + map_len, 0, idx + 1 - map_len);
     map_len = idx + 1;
    }
    if (!map[idx])
     nr_pages++;
    map[idx] = 1;
   }

   /* split transhuge page, keep last page */
   if (madvise(p, HPAGE_SIZE - psize(), MADV_DONTNEED))
    ksft_exit_fail_msg("MADV_DONTNEED");
  }
  clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &b);
  s = b.tv_sec - a.tv_sec + (b.tv_nsec - a.tv_nsec) / 1000000000.;

  ksft_print_msg("%.3f s/loop, %.3f ms/page, %10.3f MiB/s\t"
          "%4d succeed, %4d failed, %4d different pages\n",
          s, s * 1000 / (len >> HPAGE_SHIFT), len / s / (1 << 20),
          nr_succeed, nr_failed, nr_pages);

  if (duration > 0 && b.tv_sec - start.tv_sec >= duration) {
   ksft_test_result_pass("Completed\n");
   ksft_finished();
  }
 }
}