Tidy up the generated parsing code.
[virt-mem.git] / extract / codegen / kerneldb_to_parser.ml
index 1137f30..e1056c5 100644 (file)
@@ -32,18 +32,26 @@ let what = [
   "task_struct", (
     "struct task_struct {", "};", true,
     [ "state"; "prio"; "normal_prio"; "static_prio";
-      "tasks.prev"; "tasks.next"; "comm"]
+      "tasks'prev"; "tasks'next"; "mm"; "active_mm"; "comm"; "pid" ]
   );
+(*
   "mm_struct", (
     "struct mm_struct {", "};", true,
     [ ]
   );
+*)
   "net_device", (
     "struct net_device {", "};", true,
     [ "name"; "dev_addr" ]
   );
 ]
 
+let debug = false
+
+open Camlp4.PreCast
+open Syntax
+(*open Ast*)
+
 open ExtList
 open ExtString
 open Printf
@@ -72,7 +80,7 @@ Example (from toplevel of virt-mem source tree):
   let infos = Sys.readdir kernelsdir in
   let infos = Array.to_list infos in
   let infos = List.filter (fun name -> String.ends_with name ".info") infos in
-  let infos = List.map ((//) kernelsdir) infos in
+  let infos = List.map ( (//) kernelsdir) infos in
 
   (* Regular expressions.  We really really should use ocaml-mikmatch ... *)
   let re_oldformat = Pcre.regexp "^RPM: \\d+: \\(build \\d+\\) ([-\\w]+) ([\\w.]+) ([\\w.]+) \\(.*?\\) (\\w+)" in
@@ -90,7 +98,7 @@ Example (from toplevel of virt-mem source tree):
       let line = input_line chan in
 
       (* Kernel version string. *)
-      let version =
+      let version, arch =
        if Pcre.pmatch ~rex:re_oldformat line then (
          (* If the file starts with "RPM: \d+: ..." then it's the
           * original Fedora format.  Everything in one line.
@@ -102,7 +110,7 @@ Example (from toplevel of virt-mem source tree):
          let arch = Pcre.get_substring subs 4 in
          close_in chan;
          (* XXX Map name -> PAE, hugemem etc. *)
-         (* name, *) sprintf "%s-%s.%s" version release arch
+         (* name, *) sprintf "%s-%s.%s" version release arch, arch
        ) else (
          (* New-style "key: value" entries, up to end of file or the first
           * blank line.
@@ -130,12 +138,12 @@ Example (from toplevel of virt-mem source tree):
          if (*name = "" ||*) version = "" || release = "" || arch = "" then
            failwith (sprintf "%s: missing Name, Version, Release or Architecture key" filename);
          (* XXX Map name -> PAE, hugemem etc. *)
-         (* name, *) sprintf "%s-%s.%s" version release arch
+         (* name, *) sprintf "%s-%s.%s" version release arch, arch
        ) in
 
-      (*printf "%s -> %s\n%!" basename version;*)
+      (*printf "%s -> %s %s\n%!" basename version arch;*)
 
-      (basename, version)
+      (basename, version, arch)
   ) infos in
 
   (* For quick access to the opener strings, build a hash. *)
@@ -147,7 +155,7 @@ Example (from toplevel of virt-mem source tree):
 
   (* Now read the data files and parse out the structures of interest. *)
   let datas = List.map (
-    fun (basename, version) ->
+    fun (basename, version, arch) ->
       let file_exists name =
        try Unix.access name [Unix.F_OK]; true
        with Unix.Unix_error _ -> false
@@ -219,7 +227,7 @@ Example (from toplevel of virt-mem source tree):
             failwith (sprintf "%s: structure %s not found in this kernel" basename name)
       ) what;
 
-      (basename, version, bodies)
+      (basename, version, arch, bodies)
   ) infos in
 
   (* Now parse each structure body.
@@ -278,9 +286,9 @@ Example (from toplevel of virt-mem source tree):
        match struct_name with
        | None -> nested_fields
        | Some prefix ->
-           List.map (
-             fun (name, details) -> (prefix ^ "." ^ name, details)
-           ) nested_fields in
+            List.map (
+              fun (name, details) -> (prefix ^ "'" ^ name, details)
+            ) nested_fields in
 
       (* Parse the rest. *)
       nested_fields @ parse basename rest
@@ -307,7 +315,8 @@ Example (from toplevel of virt-mem source tree):
         let subs = Pcre.exec ~rex:re_offsetsize line in
         let offset = int_of_string (Pcre.get_substring subs 1) in
         let size = int_of_string (Pcre.get_substring subs 2) in
-        (name, (`Ptr struct_name, offset, size)) :: parse basename lines
+        (name, (`Ptr struct_name, offset, size))
+          :: parse basename lines
        with
         Not_found -> parse basename lines
       );
@@ -321,7 +330,8 @@ Example (from toplevel of virt-mem source tree):
         let subs = Pcre.exec ~rex:re_offsetsize line in
         let offset = int_of_string (Pcre.get_substring subs 1) in
         let size = int_of_string (Pcre.get_substring subs 2) in
-        (name, (`Str width, offset, size)) :: parse basename lines
+        (name, (`Str width, offset, size))
+          :: parse basename lines
        with
         Not_found -> parse basename lines
       );
@@ -333,17 +343,25 @@ Example (from toplevel of virt-mem source tree):
   in
 
   let datas = List.map (
-    fun (basename, version, bodies) ->
+    fun (basename, version, arch, bodies) ->
       let structures = List.filter_map (
-       fun (name, (_, _, _, wanted_fields)) ->
+       fun (struct_name, (_, _, _, wanted_fields)) ->
          let body =
-           try Some (Hashtbl.find bodies name) with Not_found -> None in
+           try Some (Hashtbl.find bodies struct_name)
+           with Not_found -> None in
          match body with
          | None -> None
          | Some body ->
              let body = List.tl body in (* Don't care about opener line. *)
              let fields = parse basename body in
 
+             (* Compute total size of the structure. *)
+             let total_size =
+               let fields = List.map (
+                 fun (_, (_, offset, size)) -> offset + size
+               ) fields in
+               List.fold_left max 0 fields in
+
              (* That got us all the fields, but we only care about
               * the wanted_fields.
               *)
@@ -355,43 +373,358 @@ Example (from toplevel of virt-mem source tree):
              List.iter (
                fun wanted_field ->
                  if not (List.mem_assoc wanted_field fields) then
-                   failwith (sprintf "%s: structure %s is missing required field %s" basename name wanted_field)
+                   failwith (sprintf "%s: structure %s is missing required field %s" basename struct_name wanted_field)
              ) wanted_fields;
 
-             Some (name, fields)
+             (* Prefix all the field names with the structure name. *)
+             let fields =
+               List.map (fun (name, details) ->
+                           struct_name ^ "_" ^ name, details) fields in
+
+             Some (struct_name, (fields, total_size))
       ) what in
 
-      (basename, version, structures)
+      (basename, version, arch, structures)
   ) datas in
 
-  (* If you're debugging, uncomment this to print out the parsed
-   * structures.
+  if debug then
+    List.iter (
+      fun (basename, version, arch, structures) ->
+       printf "%s (version: %s, arch: %s):\n" basename version arch;
+       List.iter (
+         fun (struct_name, (fields, total_size)) ->
+           printf "  struct %s {\n" struct_name;
+           List.iter (
+             fun (field_name, (typ, offset, size)) ->
+               (match typ with
+                | `Int ->
+                     printf "    int %s; " field_name
+                | `Ptr struct_name ->
+                    printf "    struct %s *%s; " struct_name field_name
+                | `Str width ->
+                    printf "    char %s[%d]; " field_name width
+               );
+               printf " /* offset = %d, size = %d */\n" offset size
+           ) fields;
+           printf "  } /* %d bytes */\n\n" total_size;
+       ) structures;
+    ) datas;
+
+  (* We'll generate a code file for each structure type (eg. task_struct
+   * across all kernel versions), so rearrange 'datas' for that purpose.
+   *
+   * XXX This loop is O(n^3), luckily n is small!
    *)
-(*
-  List.iter (
-    fun (basename, version, structures) ->
-      printf "%s (version: %s):\n" basename version;
-      List.iter (
-       fun (struct_name, fields) ->
-         printf "  struct %s {\n" struct_name;
-         List.iter (
-           fun (field_name, (typ, offset, size)) ->
-             (match typ with
-              | `Int -> printf "    int %s; " field_name
-              | `Ptr struct_name ->
-                  printf "    struct %s *%s; " struct_name field_name
-              | `Str width ->
-                  printf "    char %s[%d]; " field_name width
-             );
-             printf " /* offset = %d, size = %d */\n" offset size
-         ) fields;
-         printf "  }\n\n";
-      ) structures;
-  ) datas;
-*)
+  let files =
+    List.map (
+      fun (name, _) ->
+       let kernels =
+         List.filter_map (
+           fun (basename, version, arch, structures) ->
+             try Some (basename, version, arch, List.assoc name structures)
+             with Not_found -> None
+         ) datas in
+
+       (* Sort the kernels, which makes the generated output more stable
+        * and makes patches more useful.
+        *)
+       let kernels = List.sort kernels in
+
+       name, kernels
+    ) what in
+
+  let datas = () in ignore datas; (* garbage collect *)
+
+  (* Get just the field types.  It's plausible that a field with the
+   * same name has a different type between kernel versions, so we must
+   * check that didn't happen.
+   *)
+  let files = List.map (
+    fun (struct_name, kernels) ->
+      let field_types =
+       match kernels with
+       | [] -> []
+       | (_, _, _, (fields, _)) :: kernels ->
+           let field_types_of_fields fields =
+             List.sort (
+               List.map (
+                 fun (field_name, (typ, _, _)) -> field_name, typ
+               ) fields
+             )
+           in
+           let field_types = field_types_of_fields fields in
+           List.iter (
+             fun (_, _, _, (fields, _)) ->
+               if field_types <> field_types_of_fields fields then
+                 failwith (sprintf "%s: one of the structure fields changed type between kernel versions" struct_name)
+           ) kernels;
+           field_types in
+      (struct_name, kernels, field_types)
+  ) files in
+
+  (* To minimize generated code size, we want to fold together all
+   * structures where the particulars (eg. offsets, sizes, endianness)
+   * of the fields we care about are the same -- eg. between kernel
+   * versions which are very similar.
+   *)
+  let endian_of_architecture arch =
+    if String.starts_with arch "i386" ||
+      String.starts_with arch "i486" ||
+      String.starts_with arch "i586" ||
+      String.starts_with arch "i686" ||
+      String.starts_with arch "x86_64" ||
+      String.starts_with arch "x86-64" then
+       Bitstring.LittleEndian
+    else if String.starts_with arch "ia64" then
+      Bitstring.LittleEndian (* XXX usually? *)
+    else if String.starts_with arch "ppc" then
+      Bitstring.BigEndian
+    else if String.starts_with arch "sparc" then
+      Bitstring.BigEndian
+    else
+      failwith (sprintf "endian_of_architecture: cannot parse %S" arch)
+  in
+
+  let files =
+    List.map (
+      fun (struct_name, kernels, field_types) ->
+       let hash = Hashtbl.create 13 in
+       let i = ref 0 in
+       let xs = ref [] in
+       let kernels =
+         List.map (
+           fun (basename, version, arch, (fields, total_size)) ->
+             let key = endian_of_architecture arch, fields in
+             let j =
+               try Hashtbl.find hash key
+               with Not_found ->
+                 incr i;
+                 xs := (!i, key) :: !xs; Hashtbl.add hash key !i;
+                 !i in
+             (basename, version, arch, total_size, j)
+         ) kernels in
+       let parsers = List.rev !xs in
+       struct_name, kernels, field_types, parsers
+    ) files in
+
+  (* How much did we save by sharing? *)
+  if debug then
+    List.iter (
+      fun (struct_name, kernels, _, parsers) ->
+       printf "struct %s:\n" struct_name;
+       printf "  number of kernel versions: %d\n" (List.length kernels);
+       printf "  number of parser functions needed after sharing: %d\n"
+         (List.length parsers)
+    ) files;
 
   (* Let's generate some code! *)
-  
+  let files =
+    List.map (
+      fun (struct_name, kernels, field_types, parsers) ->
+       (* Dummy location required - there are no real locations for
+        * output files.
+        *)
+       let _loc = Loc.ghost in
+
+       (* The structure type. *)
+       let struct_type, struct_sig =
+         let fields = List.map (
+           function
+           | (name, `Int) ->
+               <:ctyp< $lid:name$ : int64 >>
+           | (name, `Ptr _) ->
+               <:ctyp< $lid:name$ : Virt_mem_mmap.addr >>
+           | (name, `Str _) ->
+               <:ctyp< $lid:name$ : string >>
+         ) field_types in
+         let f, fs = match fields with
+           | [] -> failwith (sprintf "%s: structure has no fields" struct_name)
+           | f :: fs -> f, fs in
+         let fields = List.fold_left (
+           fun fs f -> <:ctyp< $fs$ ; $f$ >>
+         ) f fs in
+
+         let struct_type = <:str_item< type t = { $fields$ } >> in
+         let struct_sig = <:sig_item< type t = { $fields$ } >> in
+         struct_type, struct_sig in
+
+       (* The shared parser functions.
+        * 
+        * We could include bitmatch statements directly in here, but
+        * what happens is that the macros get expanded here, resulting
+        * in (even more) unreadable generated code.  So instead just
+        * do a textual substitution later by post-processing the
+        * generated files.  Not type-safe, but we can't have
+        * everything.
+        *)
+       let parser_stmts, parser_subs =
+         let parser_stmts = List.map (
+           fun (i, _) ->
+             let fnname = sprintf "parser_%d" i in
+             <:str_item<
+               let $lid:fnname$ bits = $str:fnname$
+                 >>
+         ) parsers in
+
+         let parser_stmts =
+           match parser_stmts with
+           | [] -> <:str_item< >>
+           | p :: ps ->
+               List.fold_left (fun ps p -> <:str_item< $ps$ $p$ >>) p ps in
+
+         (* What gets substituted for "parser_NN" ... *)
+         let parser_subs = List.map (
+           fun (i, (endian, fields)) ->
+             let fnname = sprintf "parser_%d" i in
+             let endian =
+               match endian with
+               | Bitstring.LittleEndian -> "littleendian"
+               | Bitstring.BigEndian -> "bigendian"
+               | _ -> assert false in
+             let patterns =
+               (* Fields must be sorted by offset, otherwise bitmatch
+                * will complain.
+                *)
+               let cmp (_, (_, o1, _)) (_, (_, o2, _)) = compare o1 o2 in
+               let fields = List.sort ~cmp fields in
+               String.concat ";\n      " (
+                 List.map (
+                   function
+                   | (field_name, (`Int, offset, size))
+                   | (field_name, (`Ptr _, offset, size)) ->
+                       (* 'zero+' is a hack to force the type to int64. *)
+                       sprintf "%s : zero+%d : offset(%d), %s"
+                         field_name (size*8) (offset*8) endian
+                   | (field_name, (`Str width, offset, size)) ->
+                       sprintf "%s : %d : offset(%d), string"
+                         field_name (width*8) (offset*8)
+                 ) fields
+               ) in
+             let assignments =
+               String.concat ";\n        " (
+                 List.map (
+                   function
+                   | (field_name, (`Ptr "list_head", offset, size)) ->
+                       sprintf "%s = Int64.sub %s %dL" field_name field_name offset
+                   | (field_name, _) ->
+                       sprintf "%s = %s" field_name field_name
+                 ) fields
+               ) in
+
+             let sub =
+               sprintf "
+  bitmatch bits with
+  | { %s } ->
+      { %s }
+  | { _ } ->
+      raise (ParseError (struct_name, %S, match_err))"
+                 patterns assignments fnname in
+
+             fnname, sub
+         ) parsers in
+
+         parser_stmts, parser_subs in
+
+       (* Define a map from kernel versions to parsing functions. *)
+       let version_map =
+         let stmts = List.fold_left (
+           fun stmts (_, version, arch, total_size, i) ->
+             let parserfn = sprintf "parser_%d" i in
+             <:str_item<
+               $stmts$
+               let v = ($lid:parserfn$, $`int:total_size$)
+               let map = StringMap.add $str:version$ v map
+             >>
+         ) <:str_item< let map = StringMap.empty >> kernels in
+
+         <:str_item<
+            module StringMap = Map.Make (String) ;;
+           $stmts$
+         >> in
+
+       (* Code (.ml file). *)
+       let code = <:str_item<
+         let warning = "This code is automatically generated from the kernel database by kerneldb-to-parser program.  Any edits you make will be lost."
+          let zero = 0
+         let struct_name = $str:struct_name$
+         let match_err = "failed to match kernel structure"
+          exception ParseError of string * string * string;;
+         $struct_type$
+         $parser_stmts$
+         $version_map$
+
+         type kernel_version = string
+         let $lid:struct_name^"_known"$ version = StringMap.mem version map
+         let $lid:struct_name^"_size"$ version =
+           let _, size = StringMap.find version map in
+           size
+         let $lid:struct_name^"_of_bits"$ version bits =
+           let parsefn, _ = StringMap.find version map in
+           parsefn bits
+         let $lid:"get_"^struct_name$ version mem addr =
+           let parsefn, size = StringMap.find version map in
+           let bytes = Virt_mem_mmap.get_bytes mem addr size in
+           let bits = Bitstring.bitstring_of_string bytes in
+           parsefn bits
+       >> in
+
+       (* Interface (.mli file). *)
+       let interface = <:sig_item<
+          exception ParseError of string * string * string;;
+         $struct_sig$
+
+          val struct_name : string
+         type kernel_version = string
+         val $lid:struct_name^"_known"$ : kernel_version -> bool
+         val $lid:struct_name^"_size"$ : kernel_version -> int
+         val $lid:struct_name^"_of_bits"$ :
+           kernel_version -> Bitstring.bitstring -> t
+         val $lid:"get_"^struct_name$ : kernel_version ->
+           ('a, 'b, [`HasMapping]) Virt_mem_mmap.t -> Virt_mem_mmap.addr -> t
+       >> in
+
+       (struct_name, code, interface, parser_subs)
+    ) files in
+
+  (* Finally generate the output files. *)
+  let re_subst = Pcre.regexp "^(.*)\"(parser_\\d+)\"(.*)$" in
+
+  List.iter (
+    fun (struct_name, code, interface, parser_subs) ->
+      (* Interface (.mli file). *)
+      let output_file = outputdir // "kernel_" ^ struct_name ^ ".mli" in
+      printf "Writing %s interface to %s ...\n%!" struct_name output_file;
+      Printers.OCaml.print_interf ~output_file interface;
+
+      (* Implementation (.ml file). *)
+      let output_file = outputdir // "kernel_" ^ struct_name ^ ".ml" in
+      printf "Writing %s implementation to %s ...\n%!" struct_name output_file;
+
+      let new_output_file = output_file ^ ".new" in
+      Printers.OCaml.print_implem ~output_file:new_output_file code;
+
+      (* Substitute the parser bodies in the output file. *)
+      let ichan = open_in new_output_file in
+      let ochan = open_out output_file in
+
+      let rec loop () =
+       let line = input_line ichan in
+       let line =
+         if Pcre.pmatch ~rex:re_subst line then (
+           let subs = Pcre.exec ~rex:re_subst line in
+           let start = Pcre.get_substring subs 1 in
+           let template = Pcre.get_substring subs 2 in
+           let rest = Pcre.get_substring subs 3 in
+           let sub = List.assoc template parser_subs in
+           start ^ sub ^ rest
+         ) else line in
+       output_string ochan line; output_char ochan '\n';
+       loop ()
+      in
+      (try loop () with End_of_file -> ());
 
+      close_out ochan;
+      close_in ichan;
 
-  ()
+      Unix.unlink new_output_file
+  ) files