[SCSI] tmscsim: Further clean-up of the driver
[linux-2.6.git] / mm / slob.c
1 /*
2  * SLOB Allocator: Simple List Of Blocks
3  *
4  * Matt Mackall <mpm@selenic.com> 12/30/03
5  *
6  * How SLOB works:
7  *
8  * The core of SLOB is a traditional K&R style heap allocator, with
9  * support for returning aligned objects. The granularity of this
10  * allocator is 8 bytes on x86, though it's perhaps possible to reduce
11  * this to 4 if it's deemed worth the effort. The slob heap is a
12  * singly-linked list of pages from __get_free_page, grown on demand
13  * and allocation from the heap is currently first-fit.
14  *
15  * Above this is an implementation of kmalloc/kfree. Blocks returned
16  * from kmalloc are 8-byte aligned and prepended with a 8-byte header.
17  * If kmalloc is asked for objects of PAGE_SIZE or larger, it calls
18  * __get_free_pages directly so that it can return page-aligned blocks
19  * and keeps a linked list of such pages and their orders. These
20  * objects are detected in kfree() by their page alignment.
21  *
22  * SLAB is emulated on top of SLOB by simply calling constructors and
23  * destructors for every SLAB allocation. Objects are returned with
24  * the 8-byte alignment unless the SLAB_HWCACHE_ALIGN flag is
25  * set, in which case the low-level allocator will fragment blocks to
26  * create the proper alignment. Again, objects of page-size or greater
27  * are allocated by calling __get_free_pages. As SLAB objects know
28  * their size, no separate size bookkeeping is necessary and there is
29  * essentially no allocation space overhead.
30  */
31
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/mm.h>
34 #include <linux/cache.h>
35 #include <linux/init.h>
36 #include <linux/module.h>
37 #include <linux/timer.h>
38 #include <linux/rcupdate.h>
39
40 struct slob_block {
41         int units;
42         struct slob_block *next;
43 };
44 typedef struct slob_block slob_t;
45
46 #define SLOB_UNIT sizeof(slob_t)
47 #define SLOB_UNITS(size) (((size) + SLOB_UNIT - 1)/SLOB_UNIT)
48 #define SLOB_ALIGN L1_CACHE_BYTES
49
50 struct bigblock {
51         int order;
52         void *pages;
53         struct bigblock *next;
54 };
55 typedef struct bigblock bigblock_t;
56
57 /*
58  * struct slob_rcu is inserted at the tail of allocated slob blocks, which
59  * were created with a SLAB_DESTROY_BY_RCU slab. slob_rcu is used to free
60  * the block using call_rcu.
61  */
62 struct slob_rcu {
63         struct rcu_head head;
64         int size;
65 };
66
67 static slob_t arena = { .next = &arena, .units = 1 };
68 static slob_t *slobfree = &arena;
69 static bigblock_t *bigblocks;
70 static DEFINE_SPINLOCK(slob_lock);
71 static DEFINE_SPINLOCK(block_lock);
72
73 static void slob_free(void *b, int size);
74 static void slob_timer_cbk(void);
75
76
77 static void *slob_alloc(size_t size, gfp_t gfp, int align)
78 {
79         slob_t *prev, *cur, *aligned = 0;
80         int delta = 0, units = SLOB_UNITS(size);
81         unsigned long flags;
82
83         spin_lock_irqsave(&slob_lock, flags);
84         prev = slobfree;
85         for (cur = prev->next; ; prev = cur, cur = cur->next) {
86                 if (align) {
87                         aligned = (slob_t *)ALIGN((unsigned long)cur, align);
88                         delta = aligned - cur;
89                 }
90                 if (cur->units >= units + delta) { /* room enough? */
91                         if (delta) { /* need to fragment head to align? */
92                                 aligned->units = cur->units - delta;
93                                 aligned->next = cur->next;
94                                 cur->next = aligned;
95                                 cur->units = delta;
96                                 prev = cur;
97                                 cur = aligned;
98                         }
99
100                         if (cur->units == units) /* exact fit? */
101                                 prev->next = cur->next; /* unlink */
102                         else { /* fragment */
103                                 prev->next = cur + units;
104                                 prev->next->units = cur->units - units;
105                                 prev->next->next = cur->next;
106                                 cur->units = units;
107                         }
108
109                         slobfree = prev;
110                         spin_unlock_irqrestore(&slob_lock, flags);
111                         return cur;
112                 }
113                 if (cur == slobfree) {
114                         spin_unlock_irqrestore(&slob_lock, flags);
115
116                         if (size == PAGE_SIZE) /* trying to shrink arena? */
117                                 return 0;
118
119                         cur = (slob_t *)__get_free_page(gfp);
120                         if (!cur)
121                                 return 0;
122
123                         slob_free(cur, PAGE_SIZE);
124                         spin_lock_irqsave(&slob_lock, flags);
125                         cur = slobfree;
126                 }
127         }
128 }
129
130 static void slob_free(void *block, int size)
131 {
132         slob_t *cur, *b = (slob_t *)block;
133         unsigned long flags;
134
135         if (!block)
136                 return;
137
138         if (size)
139                 b->units = SLOB_UNITS(size);
140
141         /* Find reinsertion point */
142         spin_lock_irqsave(&slob_lock, flags);
143         for (cur = slobfree; !(b > cur && b < cur->next); cur = cur->next)
144                 if (cur >= cur->next && (b > cur || b < cur->next))
145                         break;
146
147         if (b + b->units == cur->next) {
148                 b->units += cur->next->units;
149                 b->next = cur->next->next;
150         } else
151                 b->next = cur->next;
152
153         if (cur + cur->units == b) {
154                 cur->units += b->units;
155                 cur->next = b->next;
156         } else
157                 cur->next = b;
158
159         slobfree = cur;
160
161         spin_unlock_irqrestore(&slob_lock, flags);
162 }
163
164 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t gfp)
165 {
166         slob_t *m;
167         bigblock_t *bb;
168         unsigned long flags;
169
170         if (size < PAGE_SIZE - SLOB_UNIT) {
171                 m = slob_alloc(size + SLOB_UNIT, gfp, 0);
172                 return m ? (void *)(m + 1) : 0;
173         }
174
175         bb = slob_alloc(sizeof(bigblock_t), gfp, 0);
176         if (!bb)
177                 return 0;
178
179         bb->order = get_order(size);
180         bb->pages = (void *)__get_free_pages(gfp, bb->order);
181
182         if (bb->pages) {
183                 spin_lock_irqsave(&block_lock, flags);
184                 bb->next = bigblocks;
185                 bigblocks = bb;
186                 spin_unlock_irqrestore(&block_lock, flags);
187                 return bb->pages;
188         }
189
190         slob_free(bb, sizeof(bigblock_t));
191         return 0;
192 }
193 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
194
195 /**
196  * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
197  *
198  * @p: object to reallocate memory for.
199  * @new_size: how many bytes of memory are required.
200  * @flags: the type of memory to allocate.
201  *
202  * The contents of the object pointed to are preserved up to the
203  * lesser of the new and old sizes.  If @p is %NULL, krealloc()
204  * behaves exactly like kmalloc().  If @size is 0 and @p is not a
205  * %NULL pointer, the object pointed to is freed.
206  */
207 void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
208 {
209         void *ret;
210
211         if (unlikely(!p))
212                 return kmalloc_track_caller(new_size, flags);
213
214         if (unlikely(!new_size)) {
215                 kfree(p);
216                 return NULL;
217         }
218
219         ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
220         if (ret) {
221                 memcpy(ret, p, min(new_size, ksize(p)));
222                 kfree(p);
223         }
224         return ret;
225 }
226 EXPORT_SYMBOL(krealloc);
227
228 void kfree(const void *block)
229 {
230         bigblock_t *bb, **last = &bigblocks;
231         unsigned long flags;
232
233         if (!block)
234                 return;
235
236         if (!((unsigned long)block & (PAGE_SIZE-1))) {
237                 /* might be on the big block list */
238                 spin_lock_irqsave(&block_lock, flags);
239                 for (bb = bigblocks; bb; last = &bb->next, bb = bb->next) {
240                         if (bb->pages == block) {
241                                 *last = bb->next;
242                                 spin_unlock_irqrestore(&block_lock, flags);
243                                 free_pages((unsigned long)block, bb->order);
244                                 slob_free(bb, sizeof(bigblock_t));
245                                 return;
246                         }
247                 }
248                 spin_unlock_irqrestore(&block_lock, flags);
249         }
250
251         slob_free((slob_t *)block - 1, 0);
252         return;
253 }
254
255 EXPORT_SYMBOL(kfree);
256
257 size_t ksize(const void *block)
258 {
259         bigblock_t *bb;
260         unsigned long flags;
261
262         if (!block)
263                 return 0;
264
265         if (!((unsigned long)block & (PAGE_SIZE-1))) {
266                 spin_lock_irqsave(&block_lock, flags);
267                 for (bb = bigblocks; bb; bb = bb->next)
268                         if (bb->pages == block) {
269                                 spin_unlock_irqrestore(&slob_lock, flags);
270                                 return PAGE_SIZE << bb->order;
271                         }
272                 spin_unlock_irqrestore(&block_lock, flags);
273         }
274
275         return ((slob_t *)block - 1)->units * SLOB_UNIT;
276 }
277
278 struct kmem_cache {
279         unsigned int size, align;
280         unsigned long flags;
281         const char *name;
282         void (*ctor)(void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
283 };
284
285 struct kmem_cache *kmem_cache_create(const char *name, size_t size,
286         size_t align, unsigned long flags,
287         void (*ctor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long),
288         void (*dtor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long))
289 {
290         struct kmem_cache *c;
291
292         c = slob_alloc(sizeof(struct kmem_cache), flags, 0);
293
294         if (c) {
295                 c->name = name;
296                 c->size = size;
297                 if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) {
298                         /* leave room for rcu footer at the end of object */
299                         c->size += sizeof(struct slob_rcu);
300                 }
301                 c->flags = flags;
302                 c->ctor = ctor;
303                 /* ignore alignment unless it's forced */
304                 c->align = (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) ? SLOB_ALIGN : 0;
305                 if (c->align < align)
306                         c->align = align;
307         } else if (flags & SLAB_PANIC)
308                 panic("Cannot create slab cache %s\n", name);
309
310         return c;
311 }
312 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
313
314 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *c)
315 {
316         slob_free(c, sizeof(struct kmem_cache));
317 }
318 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
319
320 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *c, gfp_t flags)
321 {
322         void *b;
323
324         if (c->size < PAGE_SIZE)
325                 b = slob_alloc(c->size, flags, c->align);
326         else
327                 b = (void *)__get_free_pages(flags, get_order(c->size));
328
329         if (c->ctor)
330                 c->ctor(b, c, 0);
331
332         return b;
333 }
334 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
335
336 void *kmem_cache_zalloc(struct kmem_cache *c, gfp_t flags)
337 {
338         void *ret = kmem_cache_alloc(c, flags);
339         if (ret)
340                 memset(ret, 0, c->size);
341
342         return ret;
343 }
344 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_zalloc);
345
346 static void __kmem_cache_free(void *b, int size)
347 {
348         if (size < PAGE_SIZE)
349                 slob_free(b, size);
350         else
351                 free_pages((unsigned long)b, get_order(size));
352 }
353
354 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
355 {
356         struct slob_rcu *slob_rcu = (struct slob_rcu *)head;
357         void *b = (void *)slob_rcu - (slob_rcu->size - sizeof(struct slob_rcu));
358
359         __kmem_cache_free(b, slob_rcu->size);
360 }
361
362 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *c, void *b)
363 {
364         if (unlikely(c->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
365                 struct slob_rcu *slob_rcu;
366                 slob_rcu = b + (c->size - sizeof(struct slob_rcu));
367                 INIT_RCU_HEAD(&slob_rcu->head);
368                 slob_rcu->size = c->size;
369                 call_rcu(&slob_rcu->head, kmem_rcu_free);
370         } else {
371                 __kmem_cache_free(b, c->size);
372         }
373 }
374 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
375
376 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *c)
377 {
378         return c->size;
379 }
380 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
381
382 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *c)
383 {
384         return c->name;
385 }
386 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_name);
387
388 static struct timer_list slob_timer = TIMER_INITIALIZER(
389         (void (*)(unsigned long))slob_timer_cbk, 0, 0);
390
391 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *d)
392 {
393         return 0;
394 }
395 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
396
397 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *a, const void *b)
398 {
399         return 0;
400 }
401
402 void __init kmem_cache_init(void)
403 {
404         slob_timer_cbk();
405 }
406
407 static void slob_timer_cbk(void)
408 {
409         void *p = slob_alloc(PAGE_SIZE, 0, PAGE_SIZE-1);
410
411         if (p)
412                 free_page((unsigned long)p);
413
414         mod_timer(&slob_timer, jiffies + HZ);
415 }