]> git.neil.brown.name Git - history.git/commitdiff
[PATCH] slab: reduce fragmentation due to kmem_cache_alloc_node
authorManfred Spraul <manfred@colorfullife.com>
Wed, 20 Oct 2004 01:40:18 +0000 (18:40 -0700)
committerLinus Torvalds <torvalds@ppc970.osdl.org>
Wed, 20 Oct 2004 01:40:18 +0000 (18:40 -0700)
Attached is a patch that fixes the fragmentation that Badri noticed with
kmem_cache_alloc_node.

kmem_cache_alloc_node tries to allocate memory from a given node. The
current implementation contains two bugs:

- the node aware code was used even for !CONFIG_NUMA systems.  Fix:
  inline function that redefines kmem_cache_alloc_node as kmem_cache_alloc
  for !CONFIG_NUMA.

- the code always allocated a new slab for each new allocation.  This
  caused severe fragmentation.  Fix: walk the slabp lists and search for a
  matching page instead of allocating a new page.

- the patch also adds a new statistics field for node-local allocs.  They
  should be rare - the codepath is quite slow, especially compared to the
  normal kmem_cache_alloc.

Signed-Off-By: Manfred Spraul <manfred@colorfullife.com>
Signed-off-by: Andrew Morton <akpm@osdl.org>
Signed-off-by: Linus Torvalds <torvalds@osdl.org>
include/linux/slab.h
mm/slab.c

index e51014cb24a0d78bece70ecc9c05d2eee59c7d1e..7c81a7863b9965f0927ed1c4c68713ca3a430838 100644 (file)
@@ -61,7 +61,14 @@ extern kmem_cache_t *kmem_cache_create(const char *, size_t, size_t, unsigned lo
 extern int kmem_cache_destroy(kmem_cache_t *);
 extern int kmem_cache_shrink(kmem_cache_t *);
 extern void *kmem_cache_alloc(kmem_cache_t *, int);
+#ifdef CONFIG_NUMA
 extern void *kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_t *, int);
+#else
+static inline void *kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_t *cachep, int node)
+{
+       return kmem_cache_alloc(cachep, GFP_KERNEL);
+}
+#endif
 extern void kmem_cache_free(kmem_cache_t *, void *);
 extern unsigned int kmem_cache_size(kmem_cache_t *);
 
index 3b00d4499b3e50f633acf350dac1ea91e5f64d3b..958d22d7838318c8ab8ff46946fb51a48f105e15 100644 (file)
--- a/mm/slab.c
+++ b/mm/slab.c
@@ -327,6 +327,7 @@ struct kmem_cache_s {
        unsigned long           reaped;
        unsigned long           errors;
        unsigned long           max_freeable;
+       unsigned long           node_allocs;
        atomic_t                allochit;
        atomic_t                allocmiss;
        atomic_t                freehit;
@@ -361,6 +362,7 @@ struct kmem_cache_s {
                                        (x)->high_mark = (x)->num_active; \
                                } while (0)
 #define        STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
+#define        STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
 #define        STATS_SET_FREEABLE(x, i) \
                                do { if ((x)->max_freeable < i) \
                                        (x)->max_freeable = i; \
@@ -378,6 +380,7 @@ struct kmem_cache_s {
 #define        STATS_INC_REAPED(x)     do { } while (0)
 #define        STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
 #define        STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
+#define        STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
 #define        STATS_SET_FREEABLE(x, i) \
                                do { } while (0)
 
@@ -1747,7 +1750,7 @@ static void set_slab_attr(kmem_cache_t *cachep, struct slab *slabp, void *objp)
  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
  */
-static int cache_grow (kmem_cache_t * cachep, int flags)
+static int cache_grow (kmem_cache_t * cachep, int flags, int nodeid)
 {
        struct slab     *slabp;
        void            *objp;
@@ -1798,7 +1801,7 @@ static int cache_grow (kmem_cache_t * cachep, int flags)
 
 
        /* Get mem for the objs. */
-       if (!(objp = kmem_getpages(cachep, flags, -1)))
+       if (!(objp = kmem_getpages(cachep, flags, nodeid)))
                goto failed;
 
        /* Get slab management. */
@@ -2032,7 +2035,7 @@ alloc_done:
 
        if (unlikely(!ac->avail)) {
                int x;
-               x = cache_grow(cachep, flags);
+               x = cache_grow(cachep, flags, -1);
                
                // cache_grow can reenable interrupts, then ac could change.
                ac = ac_data(cachep);
@@ -2313,6 +2316,7 @@ out:
        return 0;
 }
 
+#ifdef CONFIG_NUMA
 /**
  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
  * @cachep: The cache to allocate from.
@@ -2325,69 +2329,80 @@ out:
  */
 void *kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_t *cachep, int nodeid)
 {
-       size_t offset;
+       int loop;
        void *objp;
        struct slab *slabp;
        kmem_bufctl_t next;
 
-       /* The main algorithms are not node aware, thus we have to cheat:
-        * We bypass all caches and allocate a new slab.
-        * The following code is a streamlined copy of cache_grow().
-        */
+       for (loop = 0;;loop++) {
+               struct list_head *q;
 
-       /* Get colour for the slab, and update the next value. */
-       spin_lock_irq(&cachep->spinlock);
-       offset = cachep->colour_next;
-       cachep->colour_next++;
-       if (cachep->colour_next >= cachep->colour)
-               cachep->colour_next = 0;
-       offset *= cachep->colour_off;
-       spin_unlock_irq(&cachep->spinlock);
+               objp = NULL;
+               check_irq_on();
+               spin_lock_irq(&cachep->spinlock);
+               /* walk through all partial and empty slab and find one
+                * from the right node */
+               list_for_each(q,&cachep->lists.slabs_partial) {
+                       slabp = list_entry(q, struct slab, list);
+
+                       if (page_to_nid(virt_to_page(slabp->s_mem)) == nodeid ||
+                                       loop > 2)
+                               goto got_slabp;
+               }
+               list_for_each(q, &cachep->lists.slabs_free) {
+                       slabp = list_entry(q, struct slab, list);
 
-       /* Get mem for the objs. */
-       if (!(objp = kmem_getpages(cachep, GFP_KERNEL, nodeid)))
-               goto failed;
+                       if (page_to_nid(virt_to_page(slabp->s_mem)) == nodeid ||
+                                       loop > 2)
+                               goto got_slabp;
+               }
+               spin_unlock_irq(&cachep->spinlock);
 
-       /* Get slab management. */
-       if (!(slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset, GFP_KERNEL)))
-               goto opps1;
+               local_irq_disable();
+               if (!cache_grow(cachep, GFP_KERNEL, nodeid)) {
+                       local_irq_enable();
+                       return NULL;
+               }
+               local_irq_enable();
+       }
+got_slabp:
+       /* found one: allocate object */
+       check_slabp(cachep, slabp);
+       check_spinlock_acquired(cachep);
 
-       set_slab_attr(cachep, slabp, objp);
-       cache_init_objs(cachep, slabp, SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR);
+       STATS_INC_ALLOCED(cachep);
+       STATS_INC_ACTIVE(cachep);
+       STATS_SET_HIGH(cachep);
+       STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
 
-       /* The first object is ours: */
        objp = slabp->s_mem + slabp->free*cachep->objsize;
+
        slabp->inuse++;
        next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
 #if DEBUG
        slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
 #endif
        slabp->free = next;
-
-       /* add the remaining objects into the cache */
-       spin_lock_irq(&cachep->spinlock);
        check_slabp(cachep, slabp);
-       STATS_INC_GROWN(cachep);
-       /* Make slab active. */
-       if (slabp->free == BUFCTL_END) {
-               list_add_tail(&slabp->list, &(list3_data(cachep)->slabs_full));
-       } else {
-               list_add_tail(&slabp->list,
-                               &(list3_data(cachep)->slabs_partial));
-               list3_data(cachep)->free_objects += cachep->num-1;
-       }
+
+       /* move slabp to correct slabp list: */
+       list_del(&slabp->list);
+       if (slabp->free == BUFCTL_END)
+               list_add(&slabp->list, &cachep->lists.slabs_full);
+       else
+               list_add(&slabp->list, &cachep->lists.slabs_partial);
+
+       list3_data(cachep)->free_objects--;
        spin_unlock_irq(&cachep->spinlock);
+
        objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, GFP_KERNEL, objp,
                                        __builtin_return_address(0));
        return objp;
-opps1:
-       kmem_freepages(cachep, objp);
-failed:
-       return NULL;
-
 }
 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
 
+#endif
+
 /**
  * kmalloc - allocate memory
  * @size: how many bytes of memory are required.
@@ -2812,15 +2827,16 @@ static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
                 * without _too_ many complaints.
                 */
 #if STATS
-               seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.0 (statistics)\n");
+               seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
 #else
-               seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.0\n");
+               seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
 #endif
                seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> <objperslab> <pagesperslab>");
                seq_puts(m, " : tunables <batchcount> <limit> <sharedfactor>");
                seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
 #if STATS
-               seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> <error> <maxfreeable> <freelimit>");
+               seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped>"
+                               " <error> <maxfreeable> <freelimit> <nodeallocs>");
                seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
 #endif
                seq_putc(m, '\n');
@@ -2911,10 +2927,11 @@ static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
                unsigned long errors = cachep->errors;
                unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
                unsigned long free_limit = cachep->free_limit;
+               unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
 
-               seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
+               seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
                                allocs, high, grown, reaped, errors, 
-                               max_freeable, free_limit);
+                               max_freeable, free_limit, node_allocs);
        }
        /* cpu stats */
        {