slab: introduce krealloc
[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_MUST_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 static int FASTCALL(find_order(int size));
154 static int fastcall find_order(int size)
155 {
156         int order = 0;
157         for ( ; size > 4096 ; size >>=1)
158                 order++;
159         return order;
160 }
161
162 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t gfp)
163 {
164         slob_t *m;
165         bigblock_t *bb;
166         unsigned long flags;
167
168         if (size < PAGE_SIZE - SLOB_UNIT) {
169                 m = slob_alloc(size + SLOB_UNIT, gfp, 0);
170                 return m ? (void *)(m + 1) : 0;
171         }
172
173         bb = slob_alloc(sizeof(bigblock_t), gfp, 0);
174         if (!bb)
175                 return 0;
176
177         bb->order = find_order(size);
178         bb->pages = (void *)__get_free_pages(gfp, bb->order);
179
180         if (bb->pages) {
181                 spin_lock_irqsave(&block_lock, flags);
182                 bb->next = bigblocks;
183                 bigblocks = bb;
184                 spin_unlock_irqrestore(&block_lock, flags);
185                 return bb->pages;
186         }
187
188         slob_free(bb, sizeof(bigblock_t));
189         return 0;
190 }
191 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
192
193 /**
194  * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
195  *
196  * @p: object to reallocate memory for.
197  * @new_size: how many bytes of memory are required.
198  * @flags: the type of memory to allocate.
199  *
200  * The contents of the object pointed to are preserved up to the
201  * lesser of the new and old sizes.  If @p is %NULL, krealloc()
202  * behaves exactly like kmalloc().  If @size is 0 and @p is not a
203  * %NULL pointer, the object pointed to is freed.
204  */
205 void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
206 {
207         void *ret;
208
209         if (unlikely(!p))
210                 return kmalloc_track_caller(new_size, flags);
211
212         if (unlikely(!new_size)) {
213                 kfree(p);
214                 return NULL;
215         }
216
217         ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
218         if (ret) {
219                 memcpy(ret, p, min(new_size, ksize(p)));
220                 kfree(p);
221         }
222         return ret;
223 }
224 EXPORT_SYMBOL(krealloc);
225
226 void kfree(const void *block)
227 {
228         bigblock_t *bb, **last = &bigblocks;
229         unsigned long flags;
230
231         if (!block)
232                 return;
233
234         if (!((unsigned long)block & (PAGE_SIZE-1))) {
235                 /* might be on the big block list */
236                 spin_lock_irqsave(&block_lock, flags);
237                 for (bb = bigblocks; bb; last = &bb->next, bb = bb->next) {
238                         if (bb->pages == block) {
239                                 *last = bb->next;
240                                 spin_unlock_irqrestore(&block_lock, flags);
241                                 free_pages((unsigned long)block, bb->order);
242                                 slob_free(bb, sizeof(bigblock_t));
243                                 return;
244                         }
245                 }
246                 spin_unlock_irqrestore(&block_lock, flags);
247         }
248
249         slob_free((slob_t *)block - 1, 0);
250         return;
251 }
252
253 EXPORT_SYMBOL(kfree);
254
255 size_t ksize(const void *block)
256 {
257         bigblock_t *bb;
258         unsigned long flags;
259
260         if (!block)
261                 return 0;
262
263         if (!((unsigned long)block & (PAGE_SIZE-1))) {
264                 spin_lock_irqsave(&block_lock, flags);
265                 for (bb = bigblocks; bb; bb = bb->next)
266                         if (bb->pages == block) {
267                                 spin_unlock_irqrestore(&slob_lock, flags);
268                                 return PAGE_SIZE << bb->order;
269                         }
270                 spin_unlock_irqrestore(&block_lock, flags);
271         }
272
273         return ((slob_t *)block - 1)->units * SLOB_UNIT;
274 }
275
276 struct kmem_cache {
277         unsigned int size, align;
278         const char *name;
279         void (*ctor)(void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
280         void (*dtor)(void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
281 };
282
283 struct kmem_cache *kmem_cache_create(const char *name, size_t size,
284         size_t align, unsigned long flags,
285         void (*ctor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long),
286         void (*dtor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long))
287 {
288         struct kmem_cache *c;
289
290         c = slob_alloc(sizeof(struct kmem_cache), flags, 0);
291
292         if (c) {
293                 c->name = name;
294                 c->size = size;
295                 c->ctor = ctor;
296                 c->dtor = dtor;
297                 /* ignore alignment unless it's forced */
298                 c->align = (flags & SLAB_MUST_HWCACHE_ALIGN) ? SLOB_ALIGN : 0;
299                 if (c->align < align)
300                         c->align = align;
301         }
302
303         return c;
304 }
305 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
306
307 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *c)
308 {
309         slob_free(c, sizeof(struct kmem_cache));
310 }
311 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
312
313 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *c, gfp_t flags)
314 {
315         void *b;
316
317         if (c->size < PAGE_SIZE)
318                 b = slob_alloc(c->size, flags, c->align);
319         else
320                 b = (void *)__get_free_pages(flags, find_order(c->size));
321
322         if (c->ctor)
323                 c->ctor(b, c, SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR);
324
325         return b;
326 }
327 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
328
329 void *kmem_cache_zalloc(struct kmem_cache *c, gfp_t flags)
330 {
331         void *ret = kmem_cache_alloc(c, flags);
332         if (ret)
333                 memset(ret, 0, c->size);
334
335         return ret;
336 }
337 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_zalloc);
338
339 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *c, void *b)
340 {
341         if (c->dtor)
342                 c->dtor(b, c, 0);
343
344         if (c->size < PAGE_SIZE)
345                 slob_free(b, c->size);
346         else
347                 free_pages((unsigned long)b, find_order(c->size));
348 }
349 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
350
351 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *c)
352 {
353         return c->size;
354 }
355 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
356
357 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *c)
358 {
359         return c->name;
360 }
361 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_name);
362
363 static struct timer_list slob_timer = TIMER_INITIALIZER(
364         (void (*)(unsigned long))slob_timer_cbk, 0, 0);
365
366 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *d)
367 {
368         return 0;
369 }
370 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
371
372 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *a, const void *b)
373 {
374         return 0;
375 }
376
377 void __init kmem_cache_init(void)
378 {
379         slob_timer_cbk();
380 }
381
382 static void slob_timer_cbk(void)
383 {
384         void *p = slob_alloc(PAGE_SIZE, 0, PAGE_SIZE-1);
385
386         if (p)
387                 free_page((unsigned long)p);
388
389         mod_timer(&slob_timer, jiffies + HZ);
390 }