slob: do not pass the SLAB flags as GFP in kmem_cache_create()
[linux-2.6.git] / mm / slob.c
index 06e5e72..bf7e8fc 100644 (file)
--- a/mm/slob.c
+++ b/mm/slob.c
@@ -3,6 +3,8 @@
  *
  * Matt Mackall <mpm@selenic.com> 12/30/03
  *
+ * NUMA support by Paul Mundt, 2007.
+ *
  * How SLOB works:
  *
  * The core of SLOB is a traditional K&R style heap allocator, with
  * allocator is as little as 2 bytes, however typically most architectures
  * will require 4 bytes on 32-bit and 8 bytes on 64-bit.
  *
- * The slob heap is a linked list of pages from __get_free_page, and
- * within each page, there is a singly-linked list of free blocks (slob_t).
- * The heap is grown on demand and allocation from the heap is currently
- * first-fit.
+ * The slob heap is a set of linked list of pages from alloc_pages(),
+ * and within each page, there is a singly-linked list of free blocks
+ * (slob_t). The heap is grown on demand. To reduce fragmentation,
+ * heap pages are segregated into three lists, with objects less than
+ * 256 bytes, objects less than 1024 bytes, and all other objects.
+ *
+ * Allocation from heap involves first searching for a page with
+ * sufficient free blocks (using a next-fit-like approach) followed by
+ * a first-fit scan of the page. Deallocation inserts objects back
+ * into the free list in address order, so this is effectively an
+ * address-ordered first fit.
  *
  * Above this is an implementation of kmalloc/kfree. Blocks returned
  * from kmalloc are prepended with a 4-byte header with the kmalloc size.
  * If kmalloc is asked for objects of PAGE_SIZE or larger, it calls
- * __get_free_pages directly, allocating compound pages so the page order
+ * alloc_pages() directly, allocating compound pages so the page order
  * does not have to be separately tracked, and also stores the exact
  * allocation size in page->private so that it can be used to accurately
  * provide ksize(). These objects are detected in kfree() because slob_page()
  * 4-byte alignment unless the SLAB_HWCACHE_ALIGN flag is set, in which
  * case the low-level allocator will fragment blocks to create the proper
  * alignment. Again, objects of page-size or greater are allocated by
- * calling __get_free_pages. As SLAB objects know their size, no separate
+ * calling alloc_pages(). As SLAB objects know their size, no separate
  * size bookkeeping is necessary and there is essentially no allocation
  * space overhead, and compound pages aren't needed for multi-page
  * allocations.
+ *
+ * NUMA support in SLOB is fairly simplistic, pushing most of the real
+ * logic down to the page allocator, and simply doing the node accounting
+ * on the upper levels. In the event that a node id is explicitly
+ * provided, alloc_pages_node() with the specified node id is used
+ * instead. The common case (or when the node id isn't explicitly provided)
+ * will default to the current node, as per numa_node_id().
+ *
+ * Node aware pages are still inserted in to the global freelist, and
+ * these are scanned for by matching against the node id encoded in the
+ * page flags. As a result, block allocations that can be satisfied from
+ * the freelist will only be done so on pages residing on the same node,
+ * in order to prevent random node placement.
  */
 
 #include <linux/kernel.h>
@@ -95,26 +117,30 @@ static inline void free_slob_page(struct slob_page *sp)
 }
 
 /*
- * All (partially) free slob pages go on this list.
+ * All partially free slob pages go on these lists.
  */
-static LIST_HEAD(free_slob_pages);
+#define SLOB_BREAK1 256
+#define SLOB_BREAK2 1024
+static LIST_HEAD(free_slob_small);
+static LIST_HEAD(free_slob_medium);
+static LIST_HEAD(free_slob_large);
 
 /*
  * slob_page: True for all slob pages (false for bigblock pages)
  */
 static inline int slob_page(struct slob_page *sp)
 {
-       return test_bit(PG_active, &sp->flags);
+       return PageSlobPage((struct page *)sp);
 }
 
 static inline void set_slob_page(struct slob_page *sp)
 {
-       __set_bit(PG_active, &sp->flags);
+       __SetPageSlobPage((struct page *)sp);
 }
 
 static inline void clear_slob_page(struct slob_page *sp)
 {
-       __clear_bit(PG_active, &sp->flags);
+       __ClearPageSlobPage((struct page *)sp);
 }
 
 /*
@@ -122,19 +148,19 @@ static inline void clear_slob_page(struct slob_page *sp)
  */
 static inline int slob_page_free(struct slob_page *sp)
 {
-       return test_bit(PG_private, &sp->flags);
+       return PageSlobFree((struct page *)sp);
 }
 
-static inline void set_slob_page_free(struct slob_page *sp)
+static void set_slob_page_free(struct slob_page *sp, struct list_head *list)
 {
-       list_add(&sp->list, &free_slob_pages);
-       __set_bit(PG_private, &sp->flags);
+       list_add(&sp->list, list);
+       __SetPageSlobFree((struct page *)sp);
 }
 
 static inline void clear_slob_page_free(struct slob_page *sp)
 {
        list_del(&sp->list);
-       __clear_bit(PG_private, &sp->flags);
+       __ClearPageSlobFree((struct page *)sp);
 }
 
 #define SLOB_UNIT sizeof(slob_t)
@@ -204,6 +230,23 @@ static int slob_last(slob_t *s)
        return !((unsigned long)slob_next(s) & ~PAGE_MASK);
 }
 
+static void *slob_new_page(gfp_t gfp, int order, int node)
+{
+       void *page;
+
+#ifdef CONFIG_NUMA
+       if (node != -1)
+               page = alloc_pages_node(node, gfp, order);
+       else
+#endif
+               page = alloc_pages(gfp, order);
+
+       if (!page)
+               return NULL;
+
+       return page_address(page);
+}
+
 /*
  * Allocate a slob block within a given slob_page sp.
  */
@@ -258,26 +301,55 @@ static void *slob_page_alloc(struct slob_page *sp, size_t size, int align)
 /*
  * slob_alloc: entry point into the slob allocator.
  */
-static void *slob_alloc(size_t size, gfp_t gfp, int align)
+static void *slob_alloc(size_t size, gfp_t gfp, int align, int node)
 {
        struct slob_page *sp;
+       struct list_head *prev;
+       struct list_head *slob_list;
        slob_t *b = NULL;
        unsigned long flags;
 
+       if (size < SLOB_BREAK1)
+               slob_list = &free_slob_small;
+       else if (size < SLOB_BREAK2)
+               slob_list = &free_slob_medium;
+       else
+               slob_list = &free_slob_large;
+
        spin_lock_irqsave(&slob_lock, flags);
        /* Iterate through each partially free page, try to find room */
-       list_for_each_entry(sp, &free_slob_pages, list) {
-               if (sp->units >= SLOB_UNITS(size)) {
-                       b = slob_page_alloc(sp, size, align);
-                       if (b)
-                               break;
-               }
+       list_for_each_entry(sp, slob_list, list) {
+#ifdef CONFIG_NUMA
+               /*
+                * If there's a node specification, search for a partial
+                * page with a matching node id in the freelist.
+                */
+               if (node != -1 && page_to_nid(&sp->page) != node)
+                       continue;
+#endif
+               /* Enough room on this page? */
+               if (sp->units < SLOB_UNITS(size))
+                       continue;
+
+               /* Attempt to alloc */
+               prev = sp->list.prev;
+               b = slob_page_alloc(sp, size, align);
+               if (!b)
+                       continue;
+
+               /* Improve fragment distribution and reduce our average
+                * search time by starting our next search here. (see
+                * Knuth vol 1, sec 2.5, pg 449) */
+               if (prev != slob_list->prev &&
+                               slob_list->next != prev->next)
+                       list_move_tail(slob_list, prev->next);
+               break;
        }
        spin_unlock_irqrestore(&slob_lock, flags);
 
        /* Not enough space: must allocate a new page */
        if (!b) {
-               b = (slob_t *)__get_free_page(gfp);
+               b = slob_new_page(gfp & ~__GFP_ZERO, 0, node);
                if (!b)
                        return 0;
                sp = (struct slob_page *)virt_to_page(b);
@@ -288,11 +360,13 @@ static void *slob_alloc(size_t size, gfp_t gfp, int align)
                sp->free = b;
                INIT_LIST_HEAD(&sp->list);
                set_slob(b, SLOB_UNITS(PAGE_SIZE), b + SLOB_UNITS(PAGE_SIZE));
-               set_slob_page_free(sp);
+               set_slob_page_free(sp, slob_list);
                b = slob_page_alloc(sp, size, align);
                BUG_ON(!b);
                spin_unlock_irqrestore(&slob_lock, flags);
        }
+       if (unlikely((gfp & __GFP_ZERO) && b))
+               memset(b, 0, size);
        return b;
 }
 
@@ -306,7 +380,7 @@ static void slob_free(void *block, int size)
        slobidx_t units;
        unsigned long flags;
 
-       if (!block)
+       if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(block)))
                return;
        BUG_ON(!size);
 
@@ -332,7 +406,7 @@ static void slob_free(void *block, int size)
                set_slob(b, units,
                        (void *)((unsigned long)(b +
                                        SLOB_UNITS(PAGE_SIZE)) & PAGE_MASK));
-               set_slob_page_free(sp);
+               set_slob_page_free(sp, &free_slob_small);
                goto out;
        }
 
@@ -343,6 +417,10 @@ static void slob_free(void *block, int size)
        sp->units += units;
 
        if (b < sp->free) {
+               if (b + units == sp->free) {
+                       units += slob_units(sp->free);
+                       sp->free = slob_next(sp->free);
+               }
                set_slob(b, units, sp->free);
                sp->free = b;
        } else {
@@ -381,22 +459,24 @@ out:
 #define ARCH_SLAB_MINALIGN __alignof__(unsigned long)
 #endif
 
-
-void *__kmalloc(size_t size, gfp_t gfp)
+void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t gfp, int node)
 {
+       unsigned int *m;
        int align = max(ARCH_KMALLOC_MINALIGN, ARCH_SLAB_MINALIGN);
 
        if (size < PAGE_SIZE - align) {
-               unsigned int *m;
-               m = slob_alloc(size + align, gfp, align);
-               if (m)
-                       *m = size;
+               if (!size)
+                       return ZERO_SIZE_PTR;
+
+               m = slob_alloc(size + align, gfp, align, node);
+               if (!m)
+                       return NULL;
+               *m = size;
                return (void *)m + align;
        } else {
                void *ret;
 
-               ret = (void *) __get_free_pages(gfp | __GFP_COMP,
-                                               get_order(size));
+               ret = slob_new_page(gfp | __GFP_COMP, get_order(size), node);
                if (ret) {
                        struct page *page;
                        page = virt_to_page(ret);
@@ -405,46 +485,13 @@ void *__kmalloc(size_t size, gfp_t gfp)
                return ret;
        }
 }
-EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
-
-/**
- * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
- *
- * @p: object to reallocate memory for.
- * @new_size: how many bytes of memory are required.
- * @flags: the type of memory to allocate.
- *
- * The contents of the object pointed to are preserved up to the
- * lesser of the new and old sizes.  If @p is %NULL, krealloc()
- * behaves exactly like kmalloc().  If @size is 0 and @p is not a
- * %NULL pointer, the object pointed to is freed.
- */
-void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
-{
-       void *ret;
-
-       if (unlikely(!p))
-               return kmalloc_track_caller(new_size, flags);
-
-       if (unlikely(!new_size)) {
-               kfree(p);
-               return NULL;
-       }
-
-       ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
-       if (ret) {
-               memcpy(ret, p, min(new_size, ksize(p)));
-               kfree(p);
-       }
-       return ret;
-}
-EXPORT_SYMBOL(krealloc);
+EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
 
 void kfree(const void *block)
 {
        struct slob_page *sp;
 
-       if (!block)
+       if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(block)))
                return;
 
        sp = (struct slob_page *)virt_to_page(block);
@@ -455,7 +502,6 @@ void kfree(const void *block)
        } else
                put_page(&sp->page);
 }
-
 EXPORT_SYMBOL(kfree);
 
 /* can't use ksize for kmem_cache_alloc memory, only kmalloc */
@@ -463,13 +509,16 @@ size_t ksize(const void *block)
 {
        struct slob_page *sp;
 
-       if (!block)
+       BUG_ON(!block);
+       if (unlikely(block == ZERO_SIZE_PTR))
                return 0;
 
        sp = (struct slob_page *)virt_to_page(block);
-       if (slob_page(sp))
-               return ((slob_t *)block - 1)->units + SLOB_UNIT;
-       else
+       if (slob_page(sp)) {
+               int align = max(ARCH_KMALLOC_MINALIGN, ARCH_SLAB_MINALIGN);
+               unsigned int *m = (unsigned int *)(block - align);
+               return SLOB_UNITS(*m) * SLOB_UNIT;
+       } else
                return sp->page.private;
 }
 
@@ -477,17 +526,16 @@ struct kmem_cache {
        unsigned int size, align;
        unsigned long flags;
        const char *name;
-       void (*ctor)(void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
+       void (*ctor)(void *);
 };
 
 struct kmem_cache *kmem_cache_create(const char *name, size_t size,
-       size_t align, unsigned long flags,
-       void (*ctor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long),
-       void (*dtor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long))
+       size_t align, unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
 {
        struct kmem_cache *c;
 
-       c = slob_alloc(sizeof(struct kmem_cache), flags, 0);
+       c = slob_alloc(sizeof(struct kmem_cache),
+               GFP_KERNEL, ARCH_KMALLOC_MINALIGN, -1);
 
        if (c) {
                c->name = name;
@@ -517,31 +565,21 @@ void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *c)
 }
 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
 
-void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *c, gfp_t flags)
+void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *c, gfp_t flags, int node)
 {
        void *b;
 
        if (c->size < PAGE_SIZE)
-               b = slob_alloc(c->size, flags, c->align);
+               b = slob_alloc(c->size, flags, c->align, node);
        else
-               b = (void *)__get_free_pages(flags, get_order(c->size));
+               b = slob_new_page(flags, get_order(c->size), node);
 
        if (c->ctor)
-               c->ctor(b, c, 0);
+               c->ctor(b);
 
        return b;
 }
-EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
-
-void *kmem_cache_zalloc(struct kmem_cache *c, gfp_t flags)
-{
-       void *ret = kmem_cache_alloc(c, flags);
-       if (ret)
-               memset(ret, 0, c->size);
-
-       return ret;
-}
-EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_zalloc);
+EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
 
 static void __kmem_cache_free(void *b, int size)
 {
@@ -596,6 +634,14 @@ int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *a, const void *b)
        return 0;
 }
 
+static unsigned int slob_ready __read_mostly;
+
+int slab_is_available(void)
+{
+       return slob_ready;
+}
+
 void __init kmem_cache_init(void)
 {
+       slob_ready = 1;
 }