vserver 1.9.5.x5
[linux-2.6.git] / scripts / kallsyms.c
index e21a5d1..090ffda 100644 (file)
@@ -6,6 +6,22 @@
  * of the GNU General Public License, incorporated herein by reference.
  *
  * Usage: nm -n vmlinux | scripts/kallsyms [--all-symbols] > symbols.S
+ *
+ * ChangeLog:
+ *
+ * (25/Aug/2004) Paulo Marques <pmarques@grupopie.com>
+ *      Changed the compression method from stem compression to "table lookup"
+ *      compression
+ *
+ *      Table compression uses all the unused char codes on the symbols and
+ *  maps these to the most used substrings (tokens). For instance, it might
+ *  map char code 0xF7 to represent "write_" and then in every symbol where
+ *  "write_" appears it can be replaced by 0xF7, saving 5 bytes.
+ *      The used codes themselves are also placed in the table so that the
+ *  decompresion can work without "special cases".
+ *      Applied to kernel symbols, this usually produces a compression ratio
+ *  of about 50%.
+ *
  */
 
 #include <stdio.h>
 #include <string.h>
 #include <ctype.h>
 
+/* maximum token length used. It doesn't pay to increase it a lot, because
+ * very long substrings probably don't repeat themselves too often. */
+#define MAX_TOK_SIZE           11
+#define KSYM_NAME_LEN          127
+
+/* we use only a subset of the complete symbol table to gather the token count,
+ * to speed up compression, at the expense of a little compression ratio */
+#define WORKING_SET            1024
+
+/* first find the best token only on the list of tokens that would profit more
+ * than GOOD_BAD_THRESHOLD. Only if this list is empty go to the "bad" list.
+ * Increasing this value will put less tokens on the "good" list, so the search
+ * is faster. However, if the good list runs out of tokens, we must painfully
+ * search the bad list. */
+#define GOOD_BAD_THRESHOLD     10
+
+/* token hash parameters */
+#define HASH_BITS              18
+#define HASH_TABLE_SIZE                (1 << HASH_BITS)
+#define HASH_MASK              (HASH_TABLE_SIZE - 1)
+#define HASH_BASE_OFFSET       2166136261U
+#define HASH_FOLD(a)           ((a)&(HASH_MASK))
+
+/* flags to mark symbols */
+#define SYM_FLAG_VALID         1
+#define SYM_FLAG_SAMPLED       2
+
 struct sym_entry {
        unsigned long long addr;
        char type;
-       char *sym;
+       unsigned char flags;
+       unsigned char len;
+       unsigned char *sym;
 };
 
 
@@ -25,6 +70,26 @@ static int size, cnt;
 static unsigned long long _stext, _etext, _sinittext, _einittext;
 static int all_symbols = 0;
 
+struct token {
+       unsigned char data[MAX_TOK_SIZE];
+       unsigned char len;
+       /* profit: the number of bytes that could be saved by inserting this
+        * token into the table */
+       int profit;
+       struct token *next;     /* next token on the hash list */
+       struct token *right;    /* next token on the good/bad list */
+       struct token *left;    /* previous token on the good/bad list */
+       struct token *smaller; /* token that is less one letter than this one */
+       };
+
+struct token bad_head, good_head;
+struct token *hash_table[HASH_TABLE_SIZE];
+
+/* the table that holds the result of the compression */
+unsigned char best_table[256][MAX_TOK_SIZE+1];
+unsigned char best_table_len[256];
+
+
 static void
 usage(void)
 {
@@ -32,6 +97,17 @@ usage(void)
        exit(1);
 }
 
+/*
+ * This ignores the intensely annoying "mapping symbols" found
+ * in ARM ELF files: $a, $t and $d.
+ */
+static inline int
+is_arm_mapping_symbol(const char *str)
+{
+       return str[0] == '$' && strchr("atd", str[1])
+              && (str[2] == '\0' || str[2] == '.');
+}
+
 static int
 read_symbol(FILE *in, struct sym_entry *s)
 {
@@ -56,37 +132,76 @@ read_symbol(FILE *in, struct sym_entry *s)
                _sinittext = s->addr;
        else if (strcmp(str, "_einittext") == 0)
                _einittext = s->addr;
-       else if (toupper(s->type) == 'A' || toupper(s->type) == 'U')
+       else if (toupper(s->type) == 'A')
+       {
+               /* Keep these useful absolute symbols */
+               if (strcmp(str, "__kernel_syscall_via_break") &&
+                   strcmp(str, "__kernel_syscall_via_epc") &&
+                   strcmp(str, "__kernel_sigtramp") &&
+                   strcmp(str, "__gp"))
+                       return -1;
+
+       }
+       else if (toupper(s->type) == 'U' ||
+                is_arm_mapping_symbol(str))
                return -1;
 
-       s->sym = strdup(str);
+       /* include the type field in the symbol name, so that it gets
+        * compressed together */
+       s->len = strlen(str) + 1;
+       s->sym = (char *) malloc(s->len + 1);
+       strcpy(s->sym + 1, str);
+       s->sym[0] = s->type;
+
        return 0;
 }
 
 static int
 symbol_valid(struct sym_entry *s)
 {
+       /* Symbols which vary between passes.  Passes 1 and 2 must have
+        * identical symbol lists.  The kallsyms_* symbols below are only added
+        * after pass 1, they would be included in pass 2 when --all-symbols is
+        * specified so exclude them to get a stable symbol list.
+        */
+       static char *special_symbols[] = {
+               "kallsyms_addresses",
+               "kallsyms_num_syms",
+               "kallsyms_names",
+               "kallsyms_markers",
+               "kallsyms_token_table",
+               "kallsyms_token_index",
+
+       /* Exclude linker generated symbols which vary between passes */
+               "_SDA_BASE_",           /* ppc */
+               "_SDA2_BASE_",          /* ppc */
+               NULL };
+       int i;
+
+       /* if --all-symbols is not specified, then symbols outside the text
+        * and inittext sections are discarded */
        if (!all_symbols) {
                if ((s->addr < _stext || s->addr > _etext)
                    && (s->addr < _sinittext || s->addr > _einittext))
                        return 0;
+               /* Corner case.  Discard any symbols with the same value as
+                * _etext or _einittext, they can move between pass 1 and 2
+                * when the kallsyms data is added.  If these symbols move then
+                * they may get dropped in pass 2, which breaks the kallsyms
+                * rules.
+                */
+               if ((s->addr == _etext && strcmp(s->sym + 1, "_etext")) ||
+                   (s->addr == _einittext && strcmp(s->sym + 1, "_einittext")))
+                       return 0;
        }
 
-       /* Exclude symbols which vary between passes.  Passes 1 and 2 must have
-        * identical symbol lists.  The kallsyms_* symbols below are only added
-        * after pass 1, they would be included in pass 2 when --all-symbols is
-        * specified so exclude them to get a stable symbol list.
-        */
-       if (strstr(s->sym, "_compiled.") ||
-           strcmp(s->sym, "kallsyms_addresses") == 0 ||
-           strcmp(s->sym, "kallsyms_num_syms") == 0 ||
-           strcmp(s->sym, "kallsyms_names") == 0)
+       /* Exclude symbols which vary between passes. */
+       if (strstr(s->sym + 1, "_compiled."))
                return 0;
 
-       /* Exclude linker generated symbols which vary between passes */
-       if (strcmp(s->sym, "_SDA_BASE_") == 0 ||        /* ppc */
-           strcmp(s->sym, "_SDA2_BASE_") == 0)         /* ppc */
-               return 0;
+       for (i = 0; special_symbols[i]; i++)
+               if( strcmp(s->sym + 1, special_symbols[i]) == 0 )
+                       return 0;
 
        return 1;
 }
@@ -108,11 +223,47 @@ read_map(FILE *in)
        }
 }
 
+static void output_label(char *label)
+{
+       printf(".globl %s\n",label);
+       printf("\tALGN\n");
+       printf("%s:\n",label);
+}
+
+/* uncompress a compressed symbol. When this function is called, the best table
+ * might still be compressed itself, so the function needs to be recursive */
+static int expand_symbol(unsigned char *data, int len, char *result)
+{
+       int c, rlen, total=0;
+
+       while (len) {
+               c = *data;
+               /* if the table holds a single char that is the same as the one
+                * we are looking for, then end the search */
+               if (best_table[c][0]==c && best_table_len[c]==1) {
+                       *result++ = c;
+                       total++;
+               } else {
+                       /* if not, recurse and expand */
+                       rlen = expand_symbol(best_table[c], best_table_len[c], result);
+                       total += rlen;
+                       result += rlen;
+               }
+               data++;
+               len--;
+       }
+       *result=0;
+
+       return total;
+}
+
 static void
 write_src(void)
 {
-       int i, valid = 0;
-       char *prev;
+       int i, k, off, valid;
+       unsigned int best_idx[256];
+       unsigned int *markers;
+       char buf[KSYM_NAME_LEN+1];
 
        printf("#include <asm/types.h>\n");
        printf("#if BITS_PER_LONG == 64\n");
@@ -125,43 +276,399 @@ write_src(void)
 
        printf(".data\n");
 
-       printf(".globl kallsyms_addresses\n");
-       printf("\tALGN\n");
-       printf("kallsyms_addresses:\n");
+       output_label("kallsyms_addresses");
+       valid = 0;
        for (i = 0; i < cnt; i++) {
-               if (!symbol_valid(&table[i]))
-                       continue;
-
-               printf("\tPTR\t%#llx\n", table[i].addr);
-               valid++;
+               if (table[i].flags & SYM_FLAG_VALID) {
+                       printf("\tPTR\t%#llx\n", table[i].addr);
+                       valid++;
+               }
        }
        printf("\n");
 
-       printf(".globl kallsyms_num_syms\n");
-       printf("\tALGN\n");
-       printf("kallsyms_num_syms:\n");
+       output_label("kallsyms_num_syms");
        printf("\tPTR\t%d\n", valid);
        printf("\n");
 
-       printf(".globl kallsyms_names\n");
-       printf("\tALGN\n");
-       printf("kallsyms_names:\n");
-       prev = ""; 
+       /* table of offset markers, that give the offset in the compressed stream
+        * every 256 symbols */
+       markers = (unsigned int *) malloc(sizeof(unsigned int)*((valid + 255) / 256));
+
+       output_label("kallsyms_names");
+       valid = 0;
+       off = 0;
        for (i = 0; i < cnt; i++) {
-               int k;
 
-               if (!symbol_valid(&table[i]))
+               if (!table[i].flags & SYM_FLAG_VALID)
                        continue;
 
-               for (k = 0; table[i].sym[k] && table[i].sym[k] == prev[k]; ++k)
-                       ; 
+               if ((valid & 0xFF) == 0)
+                       markers[valid >> 8] = off;
+
+               printf("\t.byte 0x%02x", table[i].len);
+               for (k = 0; k < table[i].len; k++)
+                       printf(", 0x%02x", table[i].sym[k]);
+               printf("\n");
+
+               off += table[i].len + 1;
+               valid++;
+       }
+       printf("\n");
+
+       output_label("kallsyms_markers");
+       for (i = 0; i < ((valid + 255) >> 8); i++)
+               printf("\tPTR\t%d\n", markers[i]);
+       printf("\n");
+
+       free(markers);
 
-               printf("\t.byte 0x%02x\n\t.asciz\t\"%s\"\n", k, table[i].sym + k);
-               prev = table[i].sym;
+       output_label("kallsyms_token_table");
+       off = 0;
+       for (i = 0; i < 256; i++) {
+               best_idx[i] = off;
+               expand_symbol(best_table[i],best_table_len[i],buf);
+               printf("\t.asciz\t\"%s\"\n", buf);
+               off += strlen(buf) + 1;
        }
        printf("\n");
+
+       output_label("kallsyms_token_index");
+       for (i = 0; i < 256; i++)
+               printf("\t.short\t%d\n", best_idx[i]);
+       printf("\n");
+}
+
+
+/* table lookup compression functions */
+
+static inline unsigned int rehash_token(unsigned int hash, unsigned char data)
+{
+       return ((hash * 16777619) ^ data);
+}
+
+static unsigned int hash_token(unsigned char *data, int len)
+{
+       unsigned int hash=HASH_BASE_OFFSET;
+       int i;
+
+       for (i = 0; i < len; i++)
+               hash = rehash_token(hash, data[i]);
+
+       return HASH_FOLD(hash);
+}
+
+/* find a token given its data and hash value */
+static struct token *find_token_hash(unsigned char *data, int len, unsigned int hash)
+{
+       struct token *ptr;
+
+       ptr = hash_table[hash];
+
+       while (ptr) {
+               if ((ptr->len == len) && (memcmp(ptr->data, data, len) == 0))
+                       return ptr;
+               ptr=ptr->next;
+       }
+
+       return NULL;
+}
+
+static inline void insert_token_in_group(struct token *head, struct token *ptr)
+{
+       ptr->right = head->right;
+       ptr->right->left = ptr;
+       head->right = ptr;
+       ptr->left = head;
+}
+
+static inline void remove_token_from_group(struct token *ptr)
+{
+       ptr->left->right = ptr->right;
+       ptr->right->left = ptr->left;
 }
 
+
+/* build the counts for all the tokens that start with "data", and have lenghts
+ * from 2 to "len" */
+static void learn_token(unsigned char *data, int len)
+{
+       struct token *ptr,*last_ptr;
+       int i, newprofit;
+       unsigned int hash = HASH_BASE_OFFSET;
+       unsigned int hashes[MAX_TOK_SIZE + 1];
+
+       if (len > MAX_TOK_SIZE)
+               len = MAX_TOK_SIZE;
+
+       /* calculate and store the hash values for all the sub-tokens */
+       hash = rehash_token(hash, data[0]);
+       for (i = 2; i <= len; i++) {
+               hash = rehash_token(hash, data[i-1]);
+               hashes[i] = HASH_FOLD(hash);
+       }
+
+       last_ptr = NULL;
+       ptr = NULL;
+
+       for (i = len; i >= 2; i--) {
+               hash = hashes[i];
+
+               if (!ptr) ptr = find_token_hash(data, i, hash);
+
+               if (!ptr) {
+                       /* create a new token entry */
+                       ptr = (struct token *) malloc(sizeof(*ptr));
+
+                       memcpy(ptr->data, data, i);
+                       ptr->len = i;
+
+                       /* when we create an entry, it's profit is 0 because
+                        * we also take into account the size of the token on
+                        * the compressed table. We then subtract GOOD_BAD_THRESHOLD
+                        * so that the test to see if this token belongs to
+                        * the good or bad list, is a comparison to zero */
+                       ptr->profit = -GOOD_BAD_THRESHOLD;
+
+                       ptr->next = hash_table[hash];
+                       hash_table[hash] = ptr;
+
+                       insert_token_in_group(&bad_head, ptr);
+
+                       ptr->smaller = NULL;
+               } else {
+                       newprofit = ptr->profit + (ptr->len - 1);
+                       /* check to see if this token needs to be moved to a
+                        * different list */
+                       if((ptr->profit < 0) && (newprofit >= 0)) {
+                               remove_token_from_group(ptr);
+                               insert_token_in_group(&good_head,ptr);
+                       }
+                       ptr->profit = newprofit;
+               }
+
+               if (last_ptr) last_ptr->smaller = ptr;
+               last_ptr = ptr;
+
+               ptr = ptr->smaller;
+       }
+}
+
+/* decrease the counts for all the tokens that start with "data", and have lenghts
+ * from 2 to "len". This function is much simpler than learn_token because we have
+ * more guarantees (tho tokens exist, the ->smaller pointer is set, etc.)
+ * The two separate functions exist only because of compression performance */
+static void forget_token(unsigned char *data, int len)
+{
+       struct token *ptr;
+       int i, newprofit;
+       unsigned int hash=0;
+
+       if (len > MAX_TOK_SIZE) len = MAX_TOK_SIZE;
+
+       hash = hash_token(data, len);
+       ptr = find_token_hash(data, len, hash);
+
+       for (i = len; i >= 2; i--) {
+
+               newprofit = ptr->profit - (ptr->len - 1);
+               if ((ptr->profit >= 0) && (newprofit < 0)) {
+                       remove_token_from_group(ptr);
+                       insert_token_in_group(&bad_head, ptr);
+               }
+               ptr->profit=newprofit;
+
+               ptr=ptr->smaller;
+       }
+}
+
+/* count all the possible tokens in a symbol */
+static void learn_symbol(unsigned char *symbol, int len)
+{
+       int i;
+
+       for (i = 0; i < len - 1; i++)
+               learn_token(symbol + i, len - i);
+}
+
+/* decrease the count for all the possible tokens in a symbol */
+static void forget_symbol(unsigned char *symbol, int len)
+{
+       int i;
+
+       for (i = 0; i < len - 1; i++)
+               forget_token(symbol + i, len - i);
+}
+
+/* set all the symbol flags and do the initial token count */
+static void build_initial_tok_table(void)
+{
+       int i, use_it, valid;
+
+       valid = 0;
+       for (i = 0; i < cnt; i++) {
+               table[i].flags = 0;
+               if ( symbol_valid(&table[i]) ) {
+                       table[i].flags |= SYM_FLAG_VALID;
+                       valid++;
+               }
+       }
+
+       use_it = 0;
+       for (i = 0; i < cnt; i++) {
+
+               /* subsample the available symbols. This method is almost like
+                * a Bresenham's algorithm to get uniformly distributed samples
+                * across the symbol table */
+               if (table[i].flags & SYM_FLAG_VALID) {
+
+                       use_it += WORKING_SET;
+
+                       if (use_it >= valid) {
+                               table[i].flags |= SYM_FLAG_SAMPLED;
+                               use_it -= valid;
+                       }
+               }
+               if (table[i].flags & SYM_FLAG_SAMPLED)
+                       learn_symbol(table[i].sym, table[i].len);
+       }
+}
+
+/* replace a given token in all the valid symbols. Use the sampled symbols
+ * to update the counts */
+static void compress_symbols(unsigned char *str, int tlen, int idx)
+{
+       int i, len, learn, size;
+       unsigned char *p;
+
+       for (i = 0; i < cnt; i++) {
+
+               if (!(table[i].flags & SYM_FLAG_VALID)) continue;
+
+               len = table[i].len;
+               learn = 0;
+               p = table[i].sym;
+
+               do {
+                       /* find the token on the symbol */
+                       p = (unsigned char *) strstr((char *) p, (char *) str);
+                       if (!p) break;
+
+                       if (!learn) {
+                               /* if this symbol was used to count, decrease it */
+                               if (table[i].flags & SYM_FLAG_SAMPLED)
+                                       forget_symbol(table[i].sym, len);
+                               learn = 1;
+                       }
+
+                       *p = idx;
+                       size = (len - (p - table[i].sym)) - tlen + 1;
+                       memmove(p + 1, p + tlen, size);
+                       p++;
+                       len -= tlen - 1;
+
+               } while (size >= tlen);
+
+               if(learn) {
+                       table[i].len = len;
+                       /* if this symbol was used to count, learn it again */
+                       if(table[i].flags & SYM_FLAG_SAMPLED)
+                               learn_symbol(table[i].sym, len);
+               }
+       }
+}
+
+/* search the token with the maximum profit */
+static struct token *find_best_token(void)
+{
+       struct token *ptr,*best,*head;
+       int bestprofit;
+
+       bestprofit=-10000;
+
+       /* failsafe: if the "good" list is empty search from the "bad" list */
+       if(good_head.right == &good_head) head = &bad_head;
+       else head = &good_head;
+
+       ptr = head->right;
+       best = NULL;
+       while (ptr != head) {
+               if (ptr->profit > bestprofit) {
+                       bestprofit = ptr->profit;
+                       best = ptr;
+               }
+               ptr = ptr->right;
+       }
+
+       return best;
+}
+
+/* this is the core of the algorithm: calculate the "best" table */
+static void optimize_result(void)
+{
+       struct token *best;
+       int i;
+
+       /* using the '\0' symbol last allows compress_symbols to use standard
+        * fast string functions */
+       for (i = 255; i >= 0; i--) {
+
+               /* if this table slot is empty (it is not used by an actual
+                * original char code */
+               if (!best_table_len[i]) {
+
+                       /* find the token with the breates profit value */
+                       best = find_best_token();
+
+                       /* place it in the "best" table */
+                       best_table_len[i] = best->len;
+                       memcpy(best_table[i], best->data, best_table_len[i]);
+                       /* zero terminate the token so that we can use strstr
+                          in compress_symbols */
+                       best_table[i][best_table_len[i]]='\0';
+
+                       /* replace this token in all the valid symbols */
+                       compress_symbols(best_table[i], best_table_len[i], i);
+               }
+       }
+}
+
+/* start by placing the symbols that are actually used on the table */
+static void insert_real_symbols_in_table(void)
+{
+       int i, j, c;
+
+       memset(best_table, 0, sizeof(best_table));
+       memset(best_table_len, 0, sizeof(best_table_len));
+
+       for (i = 0; i < cnt; i++) {
+               if (table[i].flags & SYM_FLAG_VALID) {
+                       for (j = 0; j < table[i].len; j++) {
+                               c = table[i].sym[j];
+                               best_table[c][0]=c;
+                               best_table_len[c]=1;
+                       }
+               }
+       }
+}
+
+static void optimize_token_table(void)
+{
+       memset(hash_table, 0, sizeof(hash_table));
+
+       good_head.left = &good_head;
+       good_head.right = &good_head;
+
+       bad_head.left = &bad_head;
+       bad_head.right = &bad_head;
+
+       build_initial_tok_table();
+
+       insert_real_symbols_in_table();
+
+       optimize_result();
+}
+
+
 int
 main(int argc, char **argv)
 {
@@ -171,6 +678,7 @@ main(int argc, char **argv)
                usage();
 
        read_map(stdin);
+       optimize_token_table();
        write_src();
 
        return 0;