slub: Dynamically size kmalloc cache allocations
[linux-2.6.git] / include / linux / slub_def.h
1 #ifndef _LINUX_SLUB_DEF_H
2 #define _LINUX_SLUB_DEF_H
3
4 /*
5  * SLUB : A Slab allocator without object queues.
6  *
7  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter
8  */
9 #include <linux/types.h>
10 #include <linux/gfp.h>
11 #include <linux/workqueue.h>
12 #include <linux/kobject.h>
13 #include <linux/kmemleak.h>
14
15 #include <trace/events/kmem.h>
16
17 enum stat_item {
18         ALLOC_FASTPATH,         /* Allocation from cpu slab */
19         ALLOC_SLOWPATH,         /* Allocation by getting a new cpu slab */
20         FREE_FASTPATH,          /* Free to cpu slub */
21         FREE_SLOWPATH,          /* Freeing not to cpu slab */
22         FREE_FROZEN,            /* Freeing to frozen slab */
23         FREE_ADD_PARTIAL,       /* Freeing moves slab to partial list */
24         FREE_REMOVE_PARTIAL,    /* Freeing removes last object */
25         ALLOC_FROM_PARTIAL,     /* Cpu slab acquired from partial list */
26         ALLOC_SLAB,             /* Cpu slab acquired from page allocator */
27         ALLOC_REFILL,           /* Refill cpu slab from slab freelist */
28         FREE_SLAB,              /* Slab freed to the page allocator */
29         CPUSLAB_FLUSH,          /* Abandoning of the cpu slab */
30         DEACTIVATE_FULL,        /* Cpu slab was full when deactivated */
31         DEACTIVATE_EMPTY,       /* Cpu slab was empty when deactivated */
32         DEACTIVATE_TO_HEAD,     /* Cpu slab was moved to the head of partials */
33         DEACTIVATE_TO_TAIL,     /* Cpu slab was moved to the tail of partials */
34         DEACTIVATE_REMOTE_FREES,/* Slab contained remotely freed objects */
35         ORDER_FALLBACK,         /* Number of times fallback was necessary */
36         NR_SLUB_STAT_ITEMS };
37
38 struct kmem_cache_cpu {
39         void **freelist;        /* Pointer to first free per cpu object */
40         struct page *page;      /* The slab from which we are allocating */
41         int node;               /* The node of the page (or -1 for debug) */
42 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
43         unsigned stat[NR_SLUB_STAT_ITEMS];
44 #endif
45 };
46
47 struct kmem_cache_node {
48         spinlock_t list_lock;   /* Protect partial list and nr_partial */
49         unsigned long nr_partial;
50         struct list_head partial;
51 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
52         atomic_long_t nr_slabs;
53         atomic_long_t total_objects;
54         struct list_head full;
55 #endif
56 };
57
58 /*
59  * Word size structure that can be atomically updated or read and that
60  * contains both the order and the number of objects that a slab of the
61  * given order would contain.
62  */
63 struct kmem_cache_order_objects {
64         unsigned long x;
65 };
66
67 /*
68  * Slab cache management.
69  */
70 struct kmem_cache {
71         struct kmem_cache_cpu __percpu *cpu_slab;
72         /* Used for retriving partial slabs etc */
73         unsigned long flags;
74         int size;               /* The size of an object including meta data */
75         int objsize;            /* The size of an object without meta data */
76         int offset;             /* Free pointer offset. */
77         struct kmem_cache_order_objects oo;
78
79         /* Allocation and freeing of slabs */
80         struct kmem_cache_order_objects max;
81         struct kmem_cache_order_objects min;
82         gfp_t allocflags;       /* gfp flags to use on each alloc */
83         int refcount;           /* Refcount for slab cache destroy */
84         void (*ctor)(void *);
85         int inuse;              /* Offset to metadata */
86         int align;              /* Alignment */
87         unsigned long min_partial;
88         const char *name;       /* Name (only for display!) */
89         struct list_head list;  /* List of slab caches */
90 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
91         struct kobject kobj;    /* For sysfs */
92 #endif
93
94 #ifdef CONFIG_NUMA
95         /*
96          * Defragmentation by allocating from a remote node.
97          */
98         int remote_node_defrag_ratio;
99         struct kmem_cache_node *node[MAX_NUMNODES];
100 #else
101         /* Avoid an extra cache line for UP */
102         struct kmem_cache_node local_node;
103 #endif
104 };
105
106 /*
107  * Kmalloc subsystem.
108  */
109 #if defined(ARCH_DMA_MINALIGN) && ARCH_DMA_MINALIGN > 8
110 #define KMALLOC_MIN_SIZE ARCH_DMA_MINALIGN
111 #else
112 #define KMALLOC_MIN_SIZE 8
113 #endif
114
115 #define KMALLOC_SHIFT_LOW ilog2(KMALLOC_MIN_SIZE)
116
117 #ifdef ARCH_DMA_MINALIGN
118 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN ARCH_DMA_MINALIGN
119 #else
120 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
121 #endif
122
123 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
124 #define ARCH_SLAB_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
125 #endif
126
127 /*
128  * Maximum kmalloc object size handled by SLUB. Larger object allocations
129  * are passed through to the page allocator. The page allocator "fastpath"
130  * is relatively slow so we need this value sufficiently high so that
131  * performance critical objects are allocated through the SLUB fastpath.
132  *
133  * This should be dropped to PAGE_SIZE / 2 once the page allocator
134  * "fastpath" becomes competitive with the slab allocator fastpaths.
135  */
136 #define SLUB_MAX_SIZE (2 * PAGE_SIZE)
137
138 #define SLUB_PAGE_SHIFT (PAGE_SHIFT + 2)
139
140 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
141 #define SLUB_DMA __GFP_DMA
142 #else
143 /* Disable DMA functionality */
144 #define SLUB_DMA (__force gfp_t)0
145 #endif
146
147 /*
148  * We keep the general caches in an array of slab caches that are used for
149  * 2^x bytes of allocations.
150  */
151 extern struct kmem_cache *kmalloc_caches[SLUB_PAGE_SHIFT];
152
153 /*
154  * Sorry that the following has to be that ugly but some versions of GCC
155  * have trouble with constant propagation and loops.
156  */
157 static __always_inline int kmalloc_index(size_t size)
158 {
159         if (!size)
160                 return 0;
161
162         if (size <= KMALLOC_MIN_SIZE)
163                 return KMALLOC_SHIFT_LOW;
164
165         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 32 && size > 64 && size <= 96)
166                 return 1;
167         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64 && size > 128 && size <= 192)
168                 return 2;
169         if (size <=          8) return 3;
170         if (size <=         16) return 4;
171         if (size <=         32) return 5;
172         if (size <=         64) return 6;
173         if (size <=        128) return 7;
174         if (size <=        256) return 8;
175         if (size <=        512) return 9;
176         if (size <=       1024) return 10;
177         if (size <=   2 * 1024) return 11;
178         if (size <=   4 * 1024) return 12;
179 /*
180  * The following is only needed to support architectures with a larger page
181  * size than 4k.
182  */
183         if (size <=   8 * 1024) return 13;
184         if (size <=  16 * 1024) return 14;
185         if (size <=  32 * 1024) return 15;
186         if (size <=  64 * 1024) return 16;
187         if (size <= 128 * 1024) return 17;
188         if (size <= 256 * 1024) return 18;
189         if (size <= 512 * 1024) return 19;
190         if (size <= 1024 * 1024) return 20;
191         if (size <=  2 * 1024 * 1024) return 21;
192         return -1;
193
194 /*
195  * What we really wanted to do and cannot do because of compiler issues is:
196  *      int i;
197  *      for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++)
198  *              if (size <= (1 << i))
199  *                      return i;
200  */
201 }
202
203 /*
204  * Find the slab cache for a given combination of allocation flags and size.
205  *
206  * This ought to end up with a global pointer to the right cache
207  * in kmalloc_caches.
208  */
209 static __always_inline struct kmem_cache *kmalloc_slab(size_t size)
210 {
211         int index = kmalloc_index(size);
212
213         if (index == 0)
214                 return NULL;
215
216         return kmalloc_caches[index];
217 }
218
219 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
220 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags);
221
222 #ifdef CONFIG_TRACING
223 extern void *kmem_cache_alloc_notrace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags);
224 #else
225 static __always_inline void *
226 kmem_cache_alloc_notrace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
227 {
228         return kmem_cache_alloc(s, gfpflags);
229 }
230 #endif
231
232 static __always_inline void *kmalloc_large(size_t size, gfp_t flags)
233 {
234         unsigned int order = get_order(size);
235         void *ret = (void *) __get_free_pages(flags | __GFP_COMP, order);
236
237         kmemleak_alloc(ret, size, 1, flags);
238         trace_kmalloc(_THIS_IP_, ret, size, PAGE_SIZE << order, flags);
239
240         return ret;
241 }
242
243 static __always_inline void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
244 {
245         void *ret;
246
247         if (__builtin_constant_p(size)) {
248                 if (size > SLUB_MAX_SIZE)
249                         return kmalloc_large(size, flags);
250
251                 if (!(flags & SLUB_DMA)) {
252                         struct kmem_cache *s = kmalloc_slab(size);
253
254                         if (!s)
255                                 return ZERO_SIZE_PTR;
256
257                         ret = kmem_cache_alloc_notrace(s, flags);
258
259                         trace_kmalloc(_THIS_IP_, ret, size, s->size, flags);
260
261                         return ret;
262                 }
263         }
264         return __kmalloc(size, flags);
265 }
266
267 #ifdef CONFIG_NUMA
268 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node);
269 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t flags, int node);
270
271 #ifdef CONFIG_TRACING
272 extern void *kmem_cache_alloc_node_notrace(struct kmem_cache *s,
273                                            gfp_t gfpflags,
274                                            int node);
275 #else
276 static __always_inline void *
277 kmem_cache_alloc_node_notrace(struct kmem_cache *s,
278                               gfp_t gfpflags,
279                               int node)
280 {
281         return kmem_cache_alloc_node(s, gfpflags, node);
282 }
283 #endif
284
285 static __always_inline void *kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
286 {
287         void *ret;
288
289         if (__builtin_constant_p(size) &&
290                 size <= SLUB_MAX_SIZE && !(flags & SLUB_DMA)) {
291                         struct kmem_cache *s = kmalloc_slab(size);
292
293                 if (!s)
294                         return ZERO_SIZE_PTR;
295
296                 ret = kmem_cache_alloc_node_notrace(s, flags, node);
297
298                 trace_kmalloc_node(_THIS_IP_, ret,
299                                    size, s->size, flags, node);
300
301                 return ret;
302         }
303         return __kmalloc_node(size, flags, node);
304 }
305 #endif
306
307 #endif /* _LINUX_SLUB_DEF_H */