Quelle  fp-stress.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * Copyright (C) 2022 ARM Limited.
 */

#define _GNU_SOURCE
#define _POSIX_C_SOURCE 199309L

#include <errno.h>
#include <getopt.h>
#include <poll.h>
#include <signal.h>
#include <stdbool.h>
#include <stddef.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/auxv.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <sys/prctl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/uio.h>
#include <sys/wait.h>
#include <asm/hwcap.h>

#include "../../kselftest.h"

#define MAX_VLS 16

#define SIGNAL_INTERVAL_MS 25
#define LOG_INTERVALS (1000 / SIGNAL_INTERVAL_MS)

struct child_data {
 char *name, *output;
 pid_t pid;
 int stdout;
 bool output_seen;
 bool exited;
 int exit_status;
};

static int epoll_fd;
static struct child_data *children;
static struct epoll_event *evs;
static int tests;
static int num_children;
static bool terminate;

static int startup_pipe[2];

static int num_processors(void)
{
 long nproc = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);
 if (nproc < 0) {
  perror("Unable to read number of processors\n");
  exit(EXIT_FAILURE);
 }

 return nproc;
}

static void child_start(struct child_data *child, const char *program)
{
 int ret, pipefd[2], i;
 struct epoll_event ev;

 ret = pipe(pipefd);
 if (ret != 0)
  ksft_exit_fail_msg("Failed to create stdout pipe: %s (%d)\n",
       strerror(errno), errno);

 child->pid = fork();
 if (child->pid == -1)
  ksft_exit_fail_msg("fork() failed: %s (%d)\n",
       strerror(errno), errno);

 if (!child->pid) {
  /*
 * In child, replace stdout with the pipe, errors to
 * stderr from here as kselftest prints to stdout.
 */
  ret = dup2(pipefd[1], 1);
  if (ret == -1) {
   printf("dup2() %d\n", errno);
   exit(EXIT_FAILURE);
  }

  /*
 * Duplicate the read side of the startup pipe to
 * FD 3 so we can close everything else.
 */
  ret = dup2(startup_pipe[0], 3);
  if (ret == -1) {
   printf("dup2() %d\n", errno);
   exit(EXIT_FAILURE);
  }

  /*
 * Very dumb mechanism to clean open FDs other than
 * stdio. We don't want O_CLOEXEC for the pipes...
 */
  for (i = 4; i < 8192; i++)
   close(i);

  /*
 * Read from the startup pipe, there should be no data
 * and we should block until it is closed.  We just
 * carry on on error since this isn't super critical.
 */
  ret = read(3, &i, sizeof(i));
  if (ret < 0)
   printf("read(startp pipe) failed: %s (%d)\n",
          strerror(errno), errno);
  if (ret > 0)
   printf("%d bytes of data on startup pipe\n", ret);
  close(3);

  ret = execl(program, program, NULL);
  printf("execl(%s) failed: %d (%s)\n",
         program, errno, strerror(errno));

  exit(EXIT_FAILURE);
 } else {
  /*
 * In parent, remember the child and close our copy of the
 * write side of stdout.
 */
  close(pipefd[1]);
  child->stdout = pipefd[0];
  child->output = NULL;
  child->exited = false;
  child->output_seen = false;

  ev.events = EPOLLIN | EPOLLHUP;
  ev.data.ptr = child;

  ret = epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, child->stdout, &ev);
  if (ret < 0) {
   ksft_exit_fail_msg("%s EPOLL_CTL_ADD failed: %s (%d)\n",
        child->name, strerror(errno), errno);
  }
 }
}

static bool child_output_read(struct child_data *child)
{
 char read_data[1024];
 char work[1024];
 int ret, len, cur_work, cur_read;

 ret = read(child->stdout, read_data, sizeof(read_data));
 if (ret < 0) {
  if (errno == EINTR)
   return true;

  ksft_print_msg("%s: read() failed: %s (%d)\n",
          child->name, strerror(errno),
          errno);
  return false;
 }
 len = ret;

 child->output_seen = true;

 /* Pick up any partial read */
 if (child->output) {
  strncpy(work, child->output, sizeof(work) - 1);
  cur_work = strnlen(work, sizeof(work));
  free(child->output);
  child->output = NULL;
 } else {
  cur_work = 0;
 }

 cur_read = 0;
 while (cur_read < len) {
  work[cur_work] = read_data[cur_read++];

  if (work[cur_work] == '\n') {
   work[cur_work] = '\0';
   ksft_print_msg("%s: %s\n", child->name, work);
   cur_work = 0;
  } else {
   cur_work++;
  }
 }

 if (cur_work) {
  work[cur_work] = '\0';
  ret = asprintf(&child->output, "%s", work);
  if (ret == -1)
   ksft_exit_fail_msg("Out of memory\n");
 }

 return false;
}

static void child_output(struct child_data *child, uint32_t events,
    bool flush)
{
 bool read_more;

 if (events & EPOLLIN) {
  do {
   read_more = child_output_read(child);
  } while (read_more);
 }

 if (events & EPOLLHUP) {
  close(child->stdout);
  child->stdout = -1;
  flush = true;
 }

 if (flush && child->output) {
  ksft_print_msg("%s: %s\n", child->name, child->output);
  free(child->output);
  child->output = NULL;
 }
}

static void child_tickle(struct child_data *child)
{
 if (child->output_seen && !child->exited)
  kill(child->pid, SIGUSR1);
}

static void child_stop(struct child_data *child)
{
 if (!child->exited)
  kill(child->pid, SIGTERM);
}

static void child_cleanup(struct child_data *child)
{
 pid_t ret;
 int status;
 bool fail = false;

 if (!child->exited) {
  do {
   ret = waitpid(child->pid, &status, 0);
   if (ret == -1 && errno == EINTR)
    continue;

   if (ret == -1) {
    ksft_print_msg("waitpid(%d) failed: %s (%d)\n",
            child->pid, strerror(errno),
            errno);
    fail = true;
    break;
   }
  } while (!WIFEXITED(status));
  child->exit_status = WEXITSTATUS(status);
 }

 if (!child->output_seen) {
  ksft_print_msg("%s no output seen\n", child->name);
  fail = true;
 }

 if (child->exit_status != 0) {
  ksft_print_msg("%s exited with error code %d\n",
          child->name, child->exit_status);
  fail = true;
 }

 ksft_test_result(!fail, "%s\n", child->name);
}

static void handle_child_signal(int sig, siginfo_t *info, void *context)
{
 int i;
 bool found = false;

 for (i = 0; i < num_children; i++) {
  if (children[i].pid == info->si_pid) {
   children[i].exited = true;
   children[i].exit_status = info->si_status;
   found = true;
   break;
  }
 }

 if (!found)
  ksft_print_msg("SIGCHLD for unknown PID %d with status %d\n",
          info->si_pid, info->si_status);
}

static void handle_exit_signal(int sig, siginfo_t *info, void *context)
{
 int i;

 /* If we're already exiting then don't signal again */
 if (terminate)
  return;

 ksft_print_msg("Got signal, exiting...\n");

 terminate = true;

 /*
 * This should be redundant, the main loop should clean up
 * after us, but for safety stop everything we can here.
 */
 for (i = 0; i < num_children; i++)
  child_stop(&children[i]);
}

static void start_fpsimd(struct child_data *child, int cpu, int copy)
{
 int ret;

 ret = asprintf(&child->name, "FPSIMD-%d-%d", cpu, copy);
 if (ret == -1)
  ksft_exit_fail_msg("asprintf() failed\n");

 child_start(child, "./fpsimd-test");

 ksft_print_msg("Started %s\n", child->name);
}

static void start_kernel(struct child_data *child, int cpu, int copy)
{
 int ret;

 ret = asprintf(&child->name, "KERNEL-%d-%d", cpu, copy);
 if (ret == -1)
  ksft_exit_fail_msg("asprintf() failed\n");

 child_start(child, "./kernel-test");

 ksft_print_msg("Started %s\n", child->name);
}

static void start_sve(struct child_data *child, int vl, int cpu)
{
 int ret;

 ret = prctl(PR_SVE_SET_VL, vl | PR_SVE_VL_INHERIT);
 if (ret < 0)
  ksft_exit_fail_msg("Failed to set SVE VL %d\n", vl);

 ret = asprintf(&child->name, "SVE-VL-%d-%d", vl, cpu);
 if (ret == -1)
  ksft_exit_fail_msg("asprintf() failed\n");

 child_start(child, "./sve-test");

 ksft_print_msg("Started %s\n", child->name);
}

static void start_ssve(struct child_data *child, int vl, int cpu)
{
 int ret;

 ret = asprintf(&child->name, "SSVE-VL-%d-%d", vl, cpu);
 if (ret == -1)
  ksft_exit_fail_msg("asprintf() failed\n");

 ret = prctl(PR_SME_SET_VL, vl | PR_SME_VL_INHERIT);
 if (ret < 0)
  ksft_exit_fail_msg("Failed to set SME VL %d\n", ret);

 child_start(child, "./ssve-test");

 ksft_print_msg("Started %s\n", child->name);
}

static void start_za(struct child_data *child, int vl, int cpu)
{
 int ret;

 ret = prctl(PR_SME_SET_VL, vl | PR_SVE_VL_INHERIT);
 if (ret < 0)
  ksft_exit_fail_msg("Failed to set SME VL %d\n", ret);

 ret = asprintf(&child->name, "ZA-VL-%d-%d", vl, cpu);
 if (ret == -1)
  ksft_exit_fail_msg("asprintf() failed\n");

 child_start(child, "./za-test");

 ksft_print_msg("Started %s\n", child->name);
}

static void start_zt(struct child_data *child, int cpu)
{
 int ret;

 ret = asprintf(&child->name, "ZT-%d", cpu);
 if (ret == -1)
  ksft_exit_fail_msg("asprintf() failed\n");

 child_start(child, "./zt-test");

 ksft_print_msg("Started %s\n", child->name);
}

static void probe_vls(int vls[], int *vl_count, int set_vl)
{
 unsigned int vq;
 int vl;

 *vl_count = 0;

 for (vq = SVE_VQ_MAX; vq > 0; vq /= 2) {
  vl = prctl(set_vl, vq * 16);
  if (vl == -1)
   ksft_exit_fail_msg("SET_VL failed: %s (%d)\n",
        strerror(errno), errno);

  vl &= PR_SVE_VL_LEN_MASK;

  if (*vl_count && (vl == vls[*vl_count - 1]))
   break;

  vq = sve_vq_from_vl(vl);

  vls[*vl_count] = vl;
  *vl_count += 1;
 }
}

/* Handle any pending output without blocking */
static void drain_output(bool flush)
{
 int ret = 1;
 int i;

 while (ret > 0) {
  ret = epoll_wait(epoll_fd, evs, tests, 0);
  if (ret < 0) {
   if (errno == EINTR)
    continue;
   ksft_print_msg("epoll_wait() failed: %s (%d)\n",
           strerror(errno), errno);
  }

  for (i = 0; i < ret; i++)
   child_output(evs[i].data.ptr, evs[i].events, flush);
 }
}

static const struct option options[] = {
 { "timeout", required_argument, NULL, 't' },
 { }
};

int main(int argc, char **argv)
{
 int ret;
 int timeout = 10 * (1000 / SIGNAL_INTERVAL_MS);
 int poll_interval = 5000;
 int cpus, i, j, c;
 int sve_vl_count, sme_vl_count;
 bool all_children_started = false;
 int seen_children;
 int sve_vls[MAX_VLS], sme_vls[MAX_VLS];
 bool have_sme2;
 struct sigaction sa;

 while ((c = getopt_long(argc, argv, "t:", options, NULL)) != -1) {
  switch (c) {
  case 't':
   ret = sscanf(optarg, "%d", &timeout);
   if (ret != 1)
    ksft_exit_fail_msg("Failed to parse timeout %s\n",
         optarg);
   break;
  default:
   ksft_exit_fail_msg("Unknown argument\n");
  }
 }

 cpus = num_processors();
 tests = 0;

 if (getauxval(AT_HWCAP) & HWCAP_SVE) {
  probe_vls(sve_vls, &sve_vl_count, PR_SVE_SET_VL);
  tests += sve_vl_count * cpus;
 } else {
  sve_vl_count = 0;
 }

 if (getauxval(AT_HWCAP2) & HWCAP2_SME) {
  probe_vls(sme_vls, &sme_vl_count, PR_SME_SET_VL);
  tests += sme_vl_count * cpus * 2;
 } else {
  sme_vl_count = 0;
 }

 if (getauxval(AT_HWCAP2) & HWCAP2_SME2) {
  tests += cpus;
  have_sme2 = true;
 } else {
  have_sme2 = false;
 }

 tests += cpus * 2;

 ksft_print_header();
 ksft_set_plan(tests);

 ksft_print_msg("%d CPUs, %d SVE VLs, %d SME VLs, SME2 %s\n",
         cpus, sve_vl_count, sme_vl_count,
         have_sme2 ? "present" : "absent");

 if (timeout > 0)
  ksft_print_msg("Will run for %d\n", timeout);
 else
  ksft_print_msg("Will run until terminated\n");

 children = calloc(sizeof(*children), tests);
 if (!children)
  ksft_exit_fail_msg("Unable to allocate child data\n");

 ret = epoll_create1(EPOLL_CLOEXEC);
 if (ret < 0)
  ksft_exit_fail_msg("epoll_create1() failed: %s (%d)\n",
       strerror(errno), ret);
 epoll_fd = ret;

 /* Create a pipe which children will block on before execing */
 ret = pipe(startup_pipe);
 if (ret != 0)
  ksft_exit_fail_msg("Failed to create startup pipe: %s (%d)\n",
       strerror(errno), errno);

 /* Get signal handers ready before we start any children */
 memset(&sa, 0, sizeof(sa));
 sa.sa_sigaction = handle_exit_signal;
 sa.sa_flags = SA_RESTART | SA_SIGINFO;
 sigemptyset(&sa.sa_mask);
 ret = sigaction(SIGINT, &sa, NULL);
 if (ret < 0)
  ksft_print_msg("Failed to install SIGINT handler: %s (%d)\n",
          strerror(errno), errno);
 ret = sigaction(SIGTERM, &sa, NULL);
 if (ret < 0)
  ksft_print_msg("Failed to install SIGTERM handler: %s (%d)\n",
          strerror(errno), errno);
 sa.sa_sigaction = handle_child_signal;
 ret = sigaction(SIGCHLD, &sa, NULL);
 if (ret < 0)
  ksft_print_msg("Failed to install SIGCHLD handler: %s (%d)\n",
          strerror(errno), errno);

 evs = calloc(tests, sizeof(*evs));
 if (!evs)
  ksft_exit_fail_msg("Failed to allocated %d epoll events\n",
       tests);

 for (i = 0; i < cpus; i++) {
  start_fpsimd(&children[num_children++], i, 0);
  start_kernel(&children[num_children++], i, 0);

  for (j = 0; j < sve_vl_count; j++)
   start_sve(&children[num_children++], sve_vls[j], i);

  for (j = 0; j < sme_vl_count; j++) {
   start_ssve(&children[num_children++], sme_vls[j], i);
   start_za(&children[num_children++], sme_vls[j], i);
  }

  if (have_sme2)
   start_zt(&children[num_children++], i);
 }

 /*
 * All children started, close the startup pipe and let them
 * run.
 */
 close(startup_pipe[0]);
 close(startup_pipe[1]);

 for (;;) {
  /* Did we get a signal asking us to exit? */
  if (terminate)
   break;

  /*
 * Timeout is counted in poll intervals with no
 * output, the tests print during startup then are
 * silent when running so this should ensure they all
 * ran enough to install the signal handler, this is
 * especially useful in emulation where we will both
 * be slow and likely to have a large set of VLs.
 */
  ret = epoll_wait(epoll_fd, evs, tests, poll_interval);
  if (ret < 0) {
   if (errno == EINTR)
    continue;
   ksft_exit_fail_msg("epoll_wait() failed: %s (%d)\n",
        strerror(errno), errno);
  }

  /* Output? */
  if (ret > 0) {
   for (i = 0; i < ret; i++) {
    child_output(evs[i].data.ptr, evs[i].events,
          false);
   }
   continue;
  }

  /* Otherwise epoll_wait() timed out */

  /*
 * If the child processes have not produced output they
 * aren't actually running the tests yet .
 */
  if (!all_children_started) {
   seen_children = 0;

   for (i = 0; i < num_children; i++)
    if (children[i].output_seen ||
        children[i].exited)
     seen_children++;

   if (seen_children != num_children) {
    ksft_print_msg("Waiting for %d children\n",
            num_children - seen_children);
    continue;
   }

   all_children_started = true;
   poll_interval = SIGNAL_INTERVAL_MS;
  }

  if ((timeout % LOG_INTERVALS) == 0)
   ksft_print_msg("Sending signals, timeout remaining: %d\n",
           timeout);

  for (i = 0; i < num_children; i++)
   child_tickle(&children[i]);

  /* Negative timeout means run indefinitely */
  if (timeout < 0)
   continue;
  if (--timeout == 0)
   break;
 }

 ksft_print_msg("Finishing up...\n");
 terminate = true;

 for (i = 0; i < tests; i++)
  child_stop(&children[i]);

 drain_output(false);

 for (i = 0; i < tests; i++)
  child_cleanup(&children[i]);

 drain_output(true);

 ksft_finished();
}