slob: fix page order calculation on not 4KB page
[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
39 struct slob_block {
40         int units;
41         struct slob_block *next;
42 };
43 typedef struct slob_block slob_t;
44
45 #define SLOB_UNIT sizeof(slob_t)
46 #define SLOB_UNITS(size) (((size) + SLOB_UNIT - 1)/SLOB_UNIT)
47 #define SLOB_ALIGN L1_CACHE_BYTES
48
49 struct bigblock {
50         int order;
51         void *pages;
52         struct bigblock *next;
53 };
54 typedef struct bigblock bigblock_t;
55
56 static slob_t arena = { .next = &arena, .units = 1 };
57 static slob_t *slobfree = &arena;
58 static bigblock_t *bigblocks;
59 static DEFINE_SPINLOCK(slob_lock);
60 static DEFINE_SPINLOCK(block_lock);
61
62 static void slob_free(void *b, int size);
63 static void slob_timer_cbk(void);
64
65
66 static void *slob_alloc(size_t size, gfp_t gfp, int align)
67 {
68         slob_t *prev, *cur, *aligned = 0;
69         int delta = 0, units = SLOB_UNITS(size);
70         unsigned long flags;
71
72         spin_lock_irqsave(&slob_lock, flags);
73         prev = slobfree;
74         for (cur = prev->next; ; prev = cur, cur = cur->next) {
75                 if (align) {
76                         aligned = (slob_t *)ALIGN((unsigned long)cur, align);
77                         delta = aligned - cur;
78                 }
79                 if (cur->units >= units + delta) { /* room enough? */
80                         if (delta) { /* need to fragment head to align? */
81                                 aligned->units = cur->units - delta;
82                                 aligned->next = cur->next;
83                                 cur->next = aligned;
84                                 cur->units = delta;
85                                 prev = cur;
86                                 cur = aligned;
87                         }
88
89                         if (cur->units == units) /* exact fit? */
90                                 prev->next = cur->next; /* unlink */
91                         else { /* fragment */
92                                 prev->next = cur + units;
93                                 prev->next->units = cur->units - units;
94                                 prev->next->next = cur->next;
95                                 cur->units = units;
96                         }
97
98                         slobfree = prev;
99                         spin_unlock_irqrestore(&slob_lock, flags);
100                         return cur;
101                 }
102                 if (cur == slobfree) {
103                         spin_unlock_irqrestore(&slob_lock, flags);
104
105                         if (size == PAGE_SIZE) /* trying to shrink arena? */
106                                 return 0;
107
108                         cur = (slob_t *)__get_free_page(gfp);
109                         if (!cur)
110                                 return 0;
111
112                         slob_free(cur, PAGE_SIZE);
113                         spin_lock_irqsave(&slob_lock, flags);
114                         cur = slobfree;
115                 }
116         }
117 }
118
119 static void slob_free(void *block, int size)
120 {
121         slob_t *cur, *b = (slob_t *)block;
122         unsigned long flags;
123
124         if (!block)
125                 return;
126
127         if (size)
128                 b->units = SLOB_UNITS(size);
129
130         /* Find reinsertion point */
131         spin_lock_irqsave(&slob_lock, flags);
132         for (cur = slobfree; !(b > cur && b < cur->next); cur = cur->next)
133                 if (cur >= cur->next && (b > cur || b < cur->next))
134                         break;
135
136         if (b + b->units == cur->next) {
137                 b->units += cur->next->units;
138                 b->next = cur->next->next;
139         } else
140                 b->next = cur->next;
141
142         if (cur + cur->units == b) {
143                 cur->units += b->units;
144                 cur->next = b->next;
145         } else
146                 cur->next = b;
147
148         slobfree = cur;
149
150         spin_unlock_irqrestore(&slob_lock, flags);
151 }
152
153 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t gfp)
154 {
155         slob_t *m;
156         bigblock_t *bb;
157         unsigned long flags;
158
159         if (size < PAGE_SIZE - SLOB_UNIT) {
160                 m = slob_alloc(size + SLOB_UNIT, gfp, 0);
161                 return m ? (void *)(m + 1) : 0;
162         }
163
164         bb = slob_alloc(sizeof(bigblock_t), gfp, 0);
165         if (!bb)
166                 return 0;
167
168         bb->order = get_order(size);
169         bb->pages = (void *)__get_free_pages(gfp, bb->order);
170
171         if (bb->pages) {
172                 spin_lock_irqsave(&block_lock, flags);
173                 bb->next = bigblocks;
174                 bigblocks = bb;
175                 spin_unlock_irqrestore(&block_lock, flags);
176                 return bb->pages;
177         }
178
179         slob_free(bb, sizeof(bigblock_t));
180         return 0;
181 }
182 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
183
184 /**
185  * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
186  *
187  * @p: object to reallocate memory for.
188  * @new_size: how many bytes of memory are required.
189  * @flags: the type of memory to allocate.
190  *
191  * The contents of the object pointed to are preserved up to the
192  * lesser of the new and old sizes.  If @p is %NULL, krealloc()
193  * behaves exactly like kmalloc().  If @size is 0 and @p is not a
194  * %NULL pointer, the object pointed to is freed.
195  */
196 void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
197 {
198         void *ret;
199
200         if (unlikely(!p))
201                 return kmalloc_track_caller(new_size, flags);
202
203         if (unlikely(!new_size)) {
204                 kfree(p);
205                 return NULL;
206         }
207
208         ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
209         if (ret) {
210                 memcpy(ret, p, min(new_size, ksize(p)));
211                 kfree(p);
212         }
213         return ret;
214 }
215 EXPORT_SYMBOL(krealloc);
216
217 void kfree(const void *block)
218 {
219         bigblock_t *bb, **last = &bigblocks;
220         unsigned long flags;
221
222         if (!block)
223                 return;
224
225         if (!((unsigned long)block & (PAGE_SIZE-1))) {
226                 /* might be on the big block list */
227                 spin_lock_irqsave(&block_lock, flags);
228                 for (bb = bigblocks; bb; last = &bb->next, bb = bb->next) {
229                         if (bb->pages == block) {
230                                 *last = bb->next;
231                                 spin_unlock_irqrestore(&block_lock, flags);
232                                 free_pages((unsigned long)block, bb->order);
233                                 slob_free(bb, sizeof(bigblock_t));
234                                 return;
235                         }
236                 }
237                 spin_unlock_irqrestore(&block_lock, flags);
238         }
239
240         slob_free((slob_t *)block - 1, 0);
241         return;
242 }
243
244 EXPORT_SYMBOL(kfree);
245
246 size_t ksize(const void *block)
247 {
248         bigblock_t *bb;
249         unsigned long flags;
250
251         if (!block)
252                 return 0;
253
254         if (!((unsigned long)block & (PAGE_SIZE-1))) {
255                 spin_lock_irqsave(&block_lock, flags);
256                 for (bb = bigblocks; bb; bb = bb->next)
257                         if (bb->pages == block) {
258                                 spin_unlock_irqrestore(&slob_lock, flags);
259                                 return PAGE_SIZE << bb->order;
260                         }
261                 spin_unlock_irqrestore(&block_lock, flags);
262         }
263
264         return ((slob_t *)block - 1)->units * SLOB_UNIT;
265 }
266
267 struct kmem_cache {
268         unsigned int size, align;
269         const char *name;
270         void (*ctor)(void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
271         void (*dtor)(void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
272 };
273
274 struct kmem_cache *kmem_cache_create(const char *name, size_t size,
275         size_t align, unsigned long flags,
276         void (*ctor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long),
277         void (*dtor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long))
278 {
279         struct kmem_cache *c;
280
281         c = slob_alloc(sizeof(struct kmem_cache), flags, 0);
282
283         if (c) {
284                 c->name = name;
285                 c->size = size;
286                 c->ctor = ctor;
287                 c->dtor = dtor;
288                 /* ignore alignment unless it's forced */
289                 c->align = (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) ? SLOB_ALIGN : 0;
290                 if (c->align < align)
291                         c->align = align;
292         } else if (flags & SLAB_PANIC)
293                 panic("Cannot create slab cache %s\n", name);
294
295         return c;
296 }
297 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
298
299 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *c)
300 {
301         slob_free(c, sizeof(struct kmem_cache));
302 }
303 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
304
305 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *c, gfp_t flags)
306 {
307         void *b;
308
309         if (c->size < PAGE_SIZE)
310                 b = slob_alloc(c->size, flags, c->align);
311         else
312                 b = (void *)__get_free_pages(flags, get_order(c->size));
313
314         if (c->ctor)
315                 c->ctor(b, c, SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR);
316
317         return b;
318 }
319 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
320
321 void *kmem_cache_zalloc(struct kmem_cache *c, gfp_t flags)
322 {
323         void *ret = kmem_cache_alloc(c, flags);
324         if (ret)
325                 memset(ret, 0, c->size);
326
327         return ret;
328 }
329 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_zalloc);
330
331 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *c, void *b)
332 {
333         if (c->dtor)
334                 c->dtor(b, c, 0);
335
336         if (c->size < PAGE_SIZE)
337                 slob_free(b, c->size);
338         else
339                 free_pages((unsigned long)b, get_order(c->size));
340 }
341 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
342
343 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *c)
344 {
345         return c->size;
346 }
347 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
348
349 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *c)
350 {
351         return c->name;
352 }
353 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_name);
354
355 static struct timer_list slob_timer = TIMER_INITIALIZER(
356         (void (*)(unsigned long))slob_timer_cbk, 0, 0);
357
358 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *d)
359 {
360         return 0;
361 }
362 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
363
364 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *a, const void *b)
365 {
366         return 0;
367 }
368
369 void __init kmem_cache_init(void)
370 {
371         slob_timer_cbk();
372 }
373
374 static void slob_timer_cbk(void)
375 {
376         void *p = slob_alloc(PAGE_SIZE, 0, PAGE_SIZE-1);
377
378         if (p)
379                 free_page((unsigned long)p);
380
381         mod_timer(&slob_timer, jiffies + HZ);
382 }