datapath/linux/compat/flex_array.c

   1 #include <linux/version.h>
   2
   3 #if LINUX_VERSION_CODE < KERNEL_VERSION(3,0,0)
   4
   5 /*
   6  * Flexible array managed in PAGE_SIZE parts
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   9  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  10  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  11  * (at your option) any later version.
  12  *
  13  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  16  * GNU General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  19  * along with this program; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
  21  *
  22  * Copyright IBM Corporation, 2009
  23  *
  24  * Author: Dave Hansen <dave@linux.vnet.ibm.com>
  25  */
  26
  27 #include <linux/flex_array.h>
  28 #include <linux/slab.h>
  29 #include <linux/stddef.h>
  30 #include <linux/module.h>
  31 #include <linux/reciprocal_div.h>
  32
  33 struct flex_array_part {
  34         char elements[FLEX_ARRAY_PART_SIZE];
  35 };
  36
  37 /*
  38  * If a user requests an allocation which is small
  39  * enough, we may simply use the space in the
  40  * flex_array->parts[] array to store the user
  41  * data.
  42  */
  43 static inline int elements_fit_in_base(struct flex_array *fa)
  44 {
  45         int data_size = fa->element_size * fa->total_nr_elements;
  46         if (data_size <= FLEX_ARRAY_BASE_BYTES_LEFT)
  47                 return 1;
  48         return 0;
  49 }
  50
  51 /**
  52  * flex_array_alloc - allocate a new flexible array
  53  * @element_size:       the size of individual elements in the array
  54  * @total:              total number of elements that this should hold
  55  * @flags:              page allocation flags to use for base array
  56  *
  57  * Note: all locking must be provided by the caller.
  58  *
  59  * @total is used to size internal structures.  If the user ever
  60  * accesses any array indexes >=@total, it will produce errors.
  61  *
  62  * The maximum number of elements is defined as: the number of
  63  * elements that can be stored in a page times the number of
  64  * page pointers that we can fit in the base structure or (using
  65  * integer math):
  66  *
  67  *      (PAGE_SIZE/element_size) * (PAGE_SIZE-8)/sizeof(void *)
  68  *
  69  * Here's a table showing example capacities.  Note that the maximum
  70  * index that the get/put() functions is just nr_objects-1.   This
  71  * basically means that you get 4MB of storage on 32-bit and 2MB on
  72  * 64-bit.
  73  *
  74  *
  75  * Element size | Objects | Objects |
  76  * PAGE_SIZE=4k |  32-bit |  64-bit |
  77  * ---------------------------------|
  78  *      1 bytes | 4177920 | 2088960 |
  79  *      2 bytes | 2088960 | 1044480 |
  80  *      3 bytes | 1392300 |  696150 |
  81  *      4 bytes | 1044480 |  522240 |
  82  *     32 bytes |  130560 |   65408 |
  83  *     33 bytes |  126480 |   63240 |
  84  *   2048 bytes |    2040 |    1020 |
  85  *   2049 bytes |    1020 |     510 |
  86  *       void * | 1044480 |  261120 |
  87  *
  88  * Since 64-bit pointers are twice the size, we lose half the
  89  * capacity in the base structure.  Also note that no effort is made
  90  * to efficiently pack objects across page boundaries.
  91  */
  92 struct flex_array *flex_array_alloc(int element_size, unsigned int total,
  93                                         gfp_t flags)
  94 {
  95         struct flex_array *ret;
  96         int elems_per_part = 0;
  97         int reciprocal_elems = 0;
  98         int max_size = 0;
  99
 100         if (element_size) {
 101                 elems_per_part = FLEX_ARRAY_ELEMENTS_PER_PART(element_size);
 102                 reciprocal_elems = reciprocal_value(elems_per_part);
 103                 max_size = FLEX_ARRAY_NR_BASE_PTRS * elems_per_part;
 104         }
 105
 106         /* max_size will end up 0 if element_size > PAGE_SIZE */
 107         if (total > max_size)
 108                 return NULL;
 109         ret = kzalloc(sizeof(struct flex_array), flags);
 110         if (!ret)
 111                 return NULL;
 112         ret->element_size = element_size;
 113         ret->total_nr_elements = total;
 114         ret->elems_per_part = elems_per_part;
 115         ret->reciprocal_elems = reciprocal_elems;
 116         if (elements_fit_in_base(ret) && !(flags & __GFP_ZERO))
 117                 memset(&ret->parts[0], FLEX_ARRAY_FREE,
 118                                                 FLEX_ARRAY_BASE_BYTES_LEFT);
 119         return ret;
 120 }
 121
 122 static int fa_element_to_part_nr(struct flex_array *fa,
 123                                         unsigned int element_nr)
 124 {
 125         return reciprocal_divide(element_nr, fa->reciprocal_elems);
 126 }
 127
 128 /**
 129  * flex_array_free_parts - just free the second-level pages
 130  * @fa:         the flex array from which to free parts
 131  *
 132  * This is to be used in cases where the base 'struct flex_array'
 133  * has been statically allocated and should not be free.
 134  */
 135 void flex_array_free_parts(struct flex_array *fa)
 136 {
 137         int part_nr;
 138
 139         if (elements_fit_in_base(fa))
 140                 return;
 141         for (part_nr = 0; part_nr < FLEX_ARRAY_NR_BASE_PTRS; part_nr++)
 142                 kfree(fa->parts[part_nr]);
 143 }
 144
 145 void flex_array_free(struct flex_array *fa)
 146 {
 147         flex_array_free_parts(fa);
 148         kfree(fa);
 149 }
 150
 151 static unsigned int index_inside_part(struct flex_array *fa,
 152                                         unsigned int element_nr,
 153                                         unsigned int part_nr)
 154 {
 155         unsigned int part_offset;
 156
 157         part_offset = element_nr - part_nr * fa->elems_per_part;
 158         return part_offset * fa->element_size;
 159 }
 160
 161 static struct flex_array_part *
 162 __fa_get_part(struct flex_array *fa, int part_nr, gfp_t flags)
 163 {
 164         struct flex_array_part *part = fa->parts[part_nr];
 165         if (!part) {
 166                 part = kmalloc(sizeof(struct flex_array_part), flags);
 167                 if (!part)
 168                         return NULL;
 169                 if (!(flags & __GFP_ZERO))
 170                         memset(part, FLEX_ARRAY_FREE,
 171                                 sizeof(struct flex_array_part));
 172                 fa->parts[part_nr] = part;
 173         }
 174         return part;
 175 }
 176
 177 /**
 178  * flex_array_put - copy data into the array at @element_nr
 179  * @fa:         the flex array to copy data into
 180  * @element_nr: index of the position in which to insert
 181  *              the new element.
 182  * @src:        address of data to copy into the array
 183  * @flags:      page allocation flags to use for array expansion
 184  *
 185  *
 186  * Note that this *copies* the contents of @src into
 187  * the array.  If you are trying to store an array of
 188  * pointers, make sure to pass in &ptr instead of ptr.
 189  * You may instead wish to use the flex_array_put_ptr()
 190  * helper function.
 191  *
 192  * Locking must be provided by the caller.
 193  */
 194 int flex_array_put(struct flex_array *fa, unsigned int element_nr, void *src,
 195                         gfp_t flags)
 196 {
 197         int part_nr = 0;
 198         struct flex_array_part *part;
 199         void *dst;
 200
 201         if (element_nr >= fa->total_nr_elements)
 202                 return -ENOSPC;
 203         if (!fa->element_size)
 204                 return 0;
 205         if (elements_fit_in_base(fa))
 206                 part = (struct flex_array_part *)&fa->parts[0];
 207         else {
 208                 part_nr = fa_element_to_part_nr(fa, element_nr);
 209                 part = __fa_get_part(fa, part_nr, flags);
 210                 if (!part)
 211                         return -ENOMEM;
 212         }
 213         dst = &part->elements[index_inside_part(fa, element_nr, part_nr)];
 214         memcpy(dst, src, fa->element_size);
 215         return 0;
 216 }
 217
 218 /**
 219  * flex_array_clear - clear element in array at @element_nr
 220  * @fa:         the flex array of the element.
 221  * @element_nr: index of the position to clear.
 222  *
 223  * Locking must be provided by the caller.
 224  */
 225 int flex_array_clear(struct flex_array *fa, unsigned int element_nr)
 226 {
 227         int part_nr = 0;
 228         struct flex_array_part *part;
 229         void *dst;
 230
 231         if (element_nr >= fa->total_nr_elements)
 232                 return -ENOSPC;
 233         if (!fa->element_size)
 234                 return 0;
 235         if (elements_fit_in_base(fa))
 236                 part = (struct flex_array_part *)&fa->parts[0];
 237         else {
 238                 part_nr = fa_element_to_part_nr(fa, element_nr);
 239                 part = fa->parts[part_nr];
 240                 if (!part)
 241                         return -EINVAL;
 242         }
 243         dst = &part->elements[index_inside_part(fa, element_nr, part_nr)];
 244         memset(dst, FLEX_ARRAY_FREE, fa->element_size);
 245         return 0;
 246 }
 247
 248 /**
 249  * flex_array_prealloc - guarantee that array space exists
 250  * @fa:                 the flex array for which to preallocate parts
 251  * @start:              index of first array element for which space is
 252  *                      allocated
 253  * @nr_elements:        number of elements for which space is allocated
 254  * @flags:              page allocation flags
 255  *
 256  * This will guarantee that no future calls to flex_array_put()
 257  * will allocate memory.  It can be used if you are expecting to
 258  * be holding a lock or in some atomic context while writing
 259  * data into the array.
 260  *
 261  * Locking must be provided by the caller.
 262  */
 263 int flex_array_prealloc(struct flex_array *fa, unsigned int start,
 264                         unsigned int nr_elements, gfp_t flags)
 265 {
 266         int start_part;
 267         int end_part;
 268         int part_nr;
 269         unsigned int end;
 270         struct flex_array_part *part;
 271
 272         if (!start && !nr_elements)
 273                 return 0;
 274         if (start >= fa->total_nr_elements)
 275                 return -ENOSPC;
 276         if (!nr_elements)
 277                 return 0;
 278
 279         end = start + nr_elements - 1;
 280
 281         if (end >= fa->total_nr_elements)
 282                 return -ENOSPC;
 283         if (!fa->element_size)
 284                 return 0;
 285         if (elements_fit_in_base(fa))
 286                 return 0;
 287         start_part = fa_element_to_part_nr(fa, start);
 288         end_part = fa_element_to_part_nr(fa, end);
 289         for (part_nr = start_part; part_nr <= end_part; part_nr++) {
 290                 part = __fa_get_part(fa, part_nr, flags);
 291                 if (!part)
 292                         return -ENOMEM;
 293         }
 294         return 0;
 295 }
 296
 297 /**
 298  * flex_array_get - pull data back out of the array
 299  * @fa:         the flex array from which to extract data
 300  * @element_nr: index of the element to fetch from the array
 301  *
 302  * Returns a pointer to the data at index @element_nr.  Note
 303  * that this is a copy of the data that was passed in.  If you
 304  * are using this to store pointers, you'll get back &ptr.  You
 305  * may instead wish to use the flex_array_get_ptr helper.
 306  *
 307  * Locking must be provided by the caller.
 308  */
 309 void *flex_array_get(struct flex_array *fa, unsigned int element_nr)
 310 {
 311         int part_nr = 0;
 312         struct flex_array_part *part;
 313
 314         if (!fa->element_size)
 315                 return NULL;
 316         if (element_nr >= fa->total_nr_elements)
 317                 return NULL;
 318         if (elements_fit_in_base(fa))
 319                 part = (struct flex_array_part *)&fa->parts[0];
 320         else {
 321                 part_nr = fa_element_to_part_nr(fa, element_nr);
 322                 part = fa->parts[part_nr];
 323                 if (!part)
 324                         return NULL;
 325         }
 326         return &part->elements[index_inside_part(fa, element_nr, part_nr)];
 327 }
 328
 329 /**
 330  * flex_array_get_ptr - pull a ptr back out of the array
 331  * @fa:         the flex array from which to extract data
 332  * @element_nr: index of the element to fetch from the array
 333  *
 334  * Returns the pointer placed in the flex array at element_nr using
 335  * flex_array_put_ptr().  This function should not be called if the
 336  * element in question was not set using the _put_ptr() helper.
 337  */
 338 void *flex_array_get_ptr(struct flex_array *fa, unsigned int element_nr)
 339 {
 340         void **tmp;
 341
 342         tmp = flex_array_get(fa, element_nr);
 343         if (!tmp)
 344                 return NULL;
 345
 346         return *tmp;
 347 }
 348
 349 static int part_is_free(struct flex_array_part *part)
 350 {
 351         int i;
 352
 353         for (i = 0; i < sizeof(struct flex_array_part); i++)
 354                 if (part->elements[i] != FLEX_ARRAY_FREE)
 355                         return 0;
 356         return 1;
 357 }
 358
 359 /**
 360  * flex_array_shrink - free unused second-level pages
 361  * @fa:         the flex array to shrink
 362  *
 363  * Frees all second-level pages that consist solely of unused
 364  * elements.  Returns the number of pages freed.
 365  *
 366  * Locking must be provided by the caller.
 367  */
 368 int flex_array_shrink(struct flex_array *fa)
 369 {
 370         struct flex_array_part *part;
 371         int part_nr;
 372         int ret = 0;
 373
 374         if (!fa->total_nr_elements || !fa->element_size)
 375                 return 0;
 376         if (elements_fit_in_base(fa))
 377                 return ret;
 378         for (part_nr = 0; part_nr < FLEX_ARRAY_NR_BASE_PTRS; part_nr++) {
 379                 part = fa->parts[part_nr];
 380                 if (!part)
 381                         continue;
 382                 if (part_is_free(part)) {
 383                         fa->parts[part_nr] = NULL;
 384                         kfree(part);
 385                         ret++;
 386                 }
 387         }
 388         return ret;
 389 }
 390
 391 #endif /* Linux version < 3.0.0 */