idr: implement lookup hint
Tejun Heo [Thu, 28 Feb 2013 01:05:08 +0000 (17:05 -0800)]
While idr lookup isn't a particularly heavy operation, it still is too
substantial to use in hot paths without worrying about the performance
implications.  With recent changes, each idr_layer covers 256 slots
which should be enough to cover most use cases with single idr_layer
making lookup hint very attractive.

This patch adds idr->hint which points to the idr_layer which
allocated an ID most recently and the fast path lookup becomes

if (look up target's prefix matches that of the hinted layer)
return hint->ary[ID's offset in the leaf layer];

which can be inlined.

idr->hint is set to the leaf node on idr_fill_slot() and cleared from
free_layer().

[andriy.shevchenko@linux.intel.com: always do slow path when hint is uninitialized]
Signed-off-by: Tejun Heo <tj@kernel.org>
Cc: Kirill A. Shutemov <kirill.shutemov@linux.intel.com>
Cc: Sasha Levin <sasha.levin@oracle.com>
Signed-off-by: Andrew Morton <akpm@linux-foundation.org>
Signed-off-by: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>

include/linux/idr.h
lib/idr.c

index 7b1c5c6..a6f38b5 100644 (file)
@@ -37,6 +37,7 @@ struct idr_layer {
 };
 
 struct idr {
+       struct idr_layer __rcu  *hint;  /* the last layer allocated from */
        struct idr_layer __rcu  *top;
        struct idr_layer        *id_free;
        int                     layers; /* only valid w/o concurrent changes */
@@ -71,7 +72,7 @@ struct idr {
  * This is what we export.
  */
 
-void *idr_find(struct idr *idp, int id);
+void *idr_find_slowpath(struct idr *idp, int id);
 int idr_pre_get(struct idr *idp, gfp_t gfp_mask);
 int idr_get_new_above(struct idr *idp, void *ptr, int starting_id, int *id);
 void idr_preload(gfp_t gfp_mask);
@@ -97,6 +98,28 @@ static inline void idr_preload_end(void)
 }
 
 /**
+ * idr_find - return pointer for given id
+ * @idp: idr handle
+ * @id: lookup key
+ *
+ * Return the pointer given the id it has been registered with.  A %NULL
+ * return indicates that @id is not valid or you passed %NULL in
+ * idr_get_new().
+ *
+ * This function can be called under rcu_read_lock(), given that the leaf
+ * pointers lifetimes are correctly managed.
+ */
+static inline void *idr_find(struct idr *idr, int id)
+{
+       struct idr_layer *hint = rcu_dereference_raw(idr->hint);
+
+       if (hint && (id & ~IDR_MASK) == hint->prefix)
+               return rcu_dereference_raw(hint->ary[id & IDR_MASK]);
+
+       return idr_find_slowpath(idr, id);
+}
+
+/**
  * idr_get_new - allocate new idr entry
  * @idp: idr handle
  * @ptr: pointer you want associated with the id
index 5cd6029..1a30272 100644 (file)
--- a/lib/idr.c
+++ b/lib/idr.c
@@ -137,8 +137,10 @@ static void idr_layer_rcu_free(struct rcu_head *head)
        kmem_cache_free(idr_layer_cache, layer);
 }
 
-static inline void free_layer(struct idr_layer *p)
+static inline void free_layer(struct idr *idr, struct idr_layer *p)
 {
+       if (idr->hint && idr->hint == p)
+               RCU_INIT_POINTER(idr->hint, NULL);
        call_rcu(&p->rcu_head, idr_layer_rcu_free);
 }
 
@@ -363,8 +365,12 @@ build_up:
  * @id and @pa are from a successful allocation from idr_get_empty_slot().
  * Install the user pointer @ptr and mark the slot full.
  */
-static void idr_fill_slot(void *ptr, int id, struct idr_layer **pa)
+static void idr_fill_slot(struct idr *idr, void *ptr, int id,
+                         struct idr_layer **pa)
 {
+       /* update hint used for lookup, cleared from free_layer() */
+       rcu_assign_pointer(idr->hint, pa[0]);
+
        rcu_assign_pointer(pa[0]->ary[id & IDR_MASK], (struct idr_layer *)ptr);
        pa[0]->count++;
        idr_mark_full(pa, id);
@@ -397,7 +403,7 @@ int idr_get_new_above(struct idr *idp, void *ptr, int starting_id, int *id)
        if (rv < 0)
                return rv == -ENOMEM ? -EAGAIN : rv;
 
-       idr_fill_slot(ptr, rv, pa);
+       idr_fill_slot(idp, ptr, rv, pa);
        *id = rv;
        return 0;
 }
@@ -504,7 +510,7 @@ int idr_alloc(struct idr *idr, void *ptr, int start, int end, gfp_t gfp_mask)
        if (unlikely(id > max))
                return -ENOSPC;
 
-       idr_fill_slot(ptr, id, pa);
+       idr_fill_slot(idr, ptr, id, pa);
        return id;
 }
 EXPORT_SYMBOL_GPL(idr_alloc);
@@ -541,14 +547,14 @@ static void sub_remove(struct idr *idp, int shift, int id)
                to_free = NULL;
                while(*paa && ! --((**paa)->count)){
                        if (to_free)
-                               free_layer(to_free);
+                               free_layer(idp, to_free);
                        to_free = **paa;
                        **paa-- = NULL;
                }
                if (!*paa)
                        idp->layers = 0;
                if (to_free)
-                       free_layer(to_free);
+                       free_layer(idp, to_free);
        } else
                idr_remove_warning(id);
 }
@@ -581,7 +587,7 @@ void idr_remove(struct idr *idp, int id)
                --idp->layers;
                to_free->count = 0;
                bitmap_clear(to_free->bitmap, 0, IDR_SIZE);
-               free_layer(to_free);
+               free_layer(idp, to_free);
        }
        while (idp->id_free_cnt >= MAX_IDR_FREE) {
                p = get_from_free_list(idp);
@@ -622,7 +628,7 @@ void __idr_remove_all(struct idr *idp)
                /* Get the highest bit that the above add changed from 0->1. */
                while (n < fls(id ^ bt_mask)) {
                        if (p)
-                               free_layer(p);
+                               free_layer(idp, p);
                        n += IDR_BITS;
                        p = *--paa;
                }
@@ -655,19 +661,7 @@ void idr_destroy(struct idr *idp)
 }
 EXPORT_SYMBOL(idr_destroy);
 
-/**
- * idr_find - return pointer for given id
- * @idp: idr handle
- * @id: lookup key
- *
- * Return the pointer given the id it has been registered with.  A %NULL
- * return indicates that @id is not valid or you passed %NULL in
- * idr_get_new().
- *
- * This function can be called under rcu_read_lock(), given that the leaf
- * pointers lifetimes are correctly managed.
- */
-void *idr_find(struct idr *idp, int id)
+void *idr_find_slowpath(struct idr *idp, int id)
 {
        int n;
        struct idr_layer *p;
@@ -691,7 +685,7 @@ void *idr_find(struct idr *idp, int id)
        }
        return((void *)p);
 }
-EXPORT_SYMBOL(idr_find);
+EXPORT_SYMBOL(idr_find_slowpath);
 
 /**
  * idr_for_each - iterate through all stored pointers