Quelle  linux.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <malloc.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <assert.h>

#include <linux/gfp.h>
#include <linux/poison.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/radix-tree.h>
#include <urcu/uatomic.h>

int nr_allocated;
int preempt_count;
int test_verbose;

struct kmem_cache {
 pthread_mutex_t lock;
 unsigned int size;
 unsigned int align;
 int nr_objs;
 void *objs;
 void (*ctor)(void *);
 unsigned int non_kernel;
 unsigned long nr_allocated;
 unsigned long nr_tallocated;
 bool exec_callback;
 void (*callback)(void *);
 void *private;
};

void kmem_cache_set_callback(struct kmem_cache *cachep, void (*callback)(void *))
{
 cachep->callback = callback;
}

void kmem_cache_set_private(struct kmem_cache *cachep, void *private)
{
 cachep->private = private;
}

void kmem_cache_set_non_kernel(struct kmem_cache *cachep, unsigned int val)
{
 cachep->non_kernel = val;
}

unsigned long kmem_cache_get_alloc(struct kmem_cache *cachep)
{
 return cachep->size * cachep->nr_allocated;
}

unsigned long kmem_cache_nr_allocated(struct kmem_cache *cachep)
{
 return cachep->nr_allocated;
}

unsigned long kmem_cache_nr_tallocated(struct kmem_cache *cachep)
{
 return cachep->nr_tallocated;
}

void kmem_cache_zero_nr_tallocated(struct kmem_cache *cachep)
{
 cachep->nr_tallocated = 0;
}

void *kmem_cache_alloc_lru(struct kmem_cache *cachep, struct list_lru *lru,
  int gfp)
{
 void *p;

 if (cachep->exec_callback) {
  if (cachep->callback)
   cachep->callback(cachep->private);
  cachep->exec_callback = false;
 }

 if (!(gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM)) {
  if (!cachep->non_kernel) {
   cachep->exec_callback = true;
   return NULL;
  }

  cachep->non_kernel--;
 }

 pthread_mutex_lock(&cachep->lock);
 if (cachep->nr_objs) {
  struct radix_tree_node *node = cachep->objs;
  cachep->nr_objs--;
  cachep->objs = node->parent;
  pthread_mutex_unlock(&cachep->lock);
  node->parent = NULL;
  p = node;
 } else {
  pthread_mutex_unlock(&cachep->lock);
  if (cachep->align) {
   if (posix_memalign(&p, cachep->align, cachep->size) < 0)
    return NULL;
  } else {
   p = malloc(cachep->size);
  }

  if (cachep->ctor)
   cachep->ctor(p);
  else if (gfp & __GFP_ZERO)
   memset(p, 0, cachep->size);
 }

 uatomic_inc(&cachep->nr_allocated);
 uatomic_inc(&nr_allocated);
 uatomic_inc(&cachep->nr_tallocated);
 if (kmalloc_verbose)
  printf("Allocating %p from slab\n", p);
 return p;
}

void __kmem_cache_free_locked(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
{
 assert(objp);
 if (cachep->nr_objs > 10 || cachep->align) {
  memset(objp, POISON_FREE, cachep->size);
  free(objp);
 } else {
  struct radix_tree_node *node = objp;
  cachep->nr_objs++;
  node->parent = cachep->objs;
  cachep->objs = node;
 }
}

void kmem_cache_free_locked(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
{
 uatomic_dec(&nr_allocated);
 uatomic_dec(&cachep->nr_allocated);
 if (kmalloc_verbose)
  printf("Freeing %p to slab\n", objp);
 __kmem_cache_free_locked(cachep, objp);
}

void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
{
 pthread_mutex_lock(&cachep->lock);
 kmem_cache_free_locked(cachep, objp);
 pthread_mutex_unlock(&cachep->lock);
}

void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *cachep, size_t size, void **list)
{
 if (kmalloc_verbose)
  pr_debug("Bulk free %p[0-%zu]\n", list, size - 1);

 pthread_mutex_lock(&cachep->lock);
 for (int i = 0; i < size; i++)
  kmem_cache_free_locked(cachep, list[i]);
 pthread_mutex_unlock(&cachep->lock);
}

void kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
{
}

int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp, size_t size,
     void **p)
{
 size_t i;

 if (kmalloc_verbose)
  pr_debug("Bulk alloc %zu\n", size);

 pthread_mutex_lock(&cachep->lock);
 if (cachep->nr_objs >= size) {
  struct radix_tree_node *node;

  for (i = 0; i < size; i++) {
   if (!(gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM)) {
    if (!cachep->non_kernel)
     break;
    cachep->non_kernel--;
   }

   node = cachep->objs;
   cachep->nr_objs--;
   cachep->objs = node->parent;
   p[i] = node;
   node->parent = NULL;
  }
  pthread_mutex_unlock(&cachep->lock);
 } else {
  pthread_mutex_unlock(&cachep->lock);
  for (i = 0; i < size; i++) {
   if (!(gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM)) {
    if (!cachep->non_kernel)
     break;
    cachep->non_kernel--;
   }

   if (cachep->align) {
    if (posix_memalign(&p[i], cachep->align,
            cachep->size) < 0)
     break;
   } else {
    p[i] = malloc(cachep->size);
    if (!p[i])
     break;
   }
   if (cachep->ctor)
    cachep->ctor(p[i]);
   else if (gfp & __GFP_ZERO)
    memset(p[i], 0, cachep->size);
  }
 }

 if (i < size) {
  size = i;
  pthread_mutex_lock(&cachep->lock);
  for (i = 0; i < size; i++)
   __kmem_cache_free_locked(cachep, p[i]);
  pthread_mutex_unlock(&cachep->lock);
  return 0;
 }

 for (i = 0; i < size; i++) {
  uatomic_inc(&nr_allocated);
  uatomic_inc(&cachep->nr_allocated);
  uatomic_inc(&cachep->nr_tallocated);
  if (kmalloc_verbose)
   printf("Allocating %p from slab\n", p[i]);
 }

 return size;
}

struct kmem_cache *
kmem_cache_create(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
  unsigned int flags, void (*ctor)(void *))
{
 struct kmem_cache *ret = malloc(sizeof(*ret));

 pthread_mutex_init(&ret->lock, NULL);
 ret->size = size;
 ret->align = align;
 ret->nr_objs = 0;
 ret->nr_allocated = 0;
 ret->nr_tallocated = 0;
 ret->objs = NULL;
 ret->ctor = ctor;
 ret->non_kernel = 0;
 ret->exec_callback = false;
 ret->callback = NULL;
 ret->private = NULL;
 return ret;
}

/*
 * Test the test infrastructure for kem_cache_alloc/free and bulk counterparts.
 */
void test_kmem_cache_bulk(void)
{
 int i;
 void *list[12];
 static struct kmem_cache *test_cache, *test_cache2;

 /*
 * Testing the bulk allocators without aligned kmem_cache to force the
 * bulk alloc/free to reuse
 */
 test_cache = kmem_cache_create("test_cache", 256, 0, SLAB_PANIC, NULL);

 for (i = 0; i < 5; i++)
  list[i] = kmem_cache_alloc(test_cache, __GFP_DIRECT_RECLAIM);

 for (i = 0; i < 5; i++)
  kmem_cache_free(test_cache, list[i]);
 assert(test_cache->nr_objs == 5);

 kmem_cache_alloc_bulk(test_cache, __GFP_DIRECT_RECLAIM, 5, list);
 kmem_cache_free_bulk(test_cache, 5, list);

 for (i = 0; i < 12 ; i++)
  list[i] = kmem_cache_alloc(test_cache, __GFP_DIRECT_RECLAIM);

 for (i = 0; i < 12; i++)
  kmem_cache_free(test_cache, list[i]);

 /* The last free will not be kept around */
 assert(test_cache->nr_objs == 11);

 /* Aligned caches will immediately free */
 test_cache2 = kmem_cache_create("test_cache2", 128, 128, SLAB_PANIC, NULL);

 kmem_cache_alloc_bulk(test_cache2, __GFP_DIRECT_RECLAIM, 10, list);
 kmem_cache_free_bulk(test_cache2, 10, list);
 assert(!test_cache2->nr_objs);


}