kernel/trace/tracing_map.c

   1 /*
   2  * tracing_map - lock-free map for tracing
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   7  * (at your option) any later version.
   8  *
   9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  12  * GNU General Public License for more details.
  13  *
  14  * Copyright (C) 2015 Tom Zanussi <[email protected]>
  15  *
  16  * tracing_map implementation inspired by lock-free map algorithms
  17  * originated by Dr. Cliff Click:
  18  *
  19  * http://www.azulsystems.com/blog/cliff/2007-03-26-non-blocking-hashtable
  20  * http://www.azulsystems.com/events/javaone_2007/2007_LockFreeHash.pdf
  21  */
  22
  23 #include <linux/vmalloc.h>
  24 #include <linux/jhash.h>
  25 #include <linux/slab.h>
  26 #include <linux/sort.h>
  27
  28 #include "tracing_map.h"
  29 #include "trace.h"
  30
  31 /*
  32  * NOTE: For a detailed description of the data structures used by
  33  * these functions (such as tracing_map_elt) please see the overview
  34  * of tracing_map data structures at the beginning of tracing_map.h.
  35  */
  36
  37 /**
  38  * tracing_map_update_sum - Add a value to a tracing_map_elt's sum field
  39  * @elt: The tracing_map_elt
  40  * @i: The index of the given sum associated with the tracing_map_elt
  41  * @n: The value to add to the sum
  42  *
  43  * Add n to sum i associated with the specified tracing_map_elt
  44  * instance.  The index i is the index returned by the call to
  45  * tracing_map_add_sum_field() when the tracing map was set up.
  46  */
  47 void tracing_map_update_sum(struct tracing_map_elt *elt, unsigned int i, u64 n)
  48 {
  49         atomic64_add(n, &elt->fields[i].sum);
  50 }
  51
  52 /**
  53  * tracing_map_read_sum - Return the value of a tracing_map_elt's sum field
  54  * @elt: The tracing_map_elt
  55  * @i: The index of the given sum associated with the tracing_map_elt
  56  *
  57  * Retrieve the value of the sum i associated with the specified
  58  * tracing_map_elt instance.  The index i is the index returned by the
  59  * call to tracing_map_add_sum_field() when the tracing map was set
  60  * up.
  61  *
  62  * Return: The sum associated with field i for elt.
  63  */
  64 u64 tracing_map_read_sum(struct tracing_map_elt *elt, unsigned int i)
  65 {
  66         return (u64)atomic64_read(&elt->fields[i].sum);
  67 }
  68
  69 int tracing_map_cmp_string(void *val_a, void *val_b)
  70 {
  71         char *a = val_a;
  72         char *b = val_b;
  73
  74         return strcmp(a, b);
  75 }
  76
  77 int tracing_map_cmp_none(void *val_a, void *val_b)
  78 {
  79         return 0;
  80 }
  81
  82 static int tracing_map_cmp_atomic64(void *val_a, void *val_b)
  83 {
  84         u64 a = atomic64_read((atomic64_t *)val_a);
  85         u64 b = atomic64_read((atomic64_t *)val_b);
  86
  87         return (a > b) ? 1 : ((a < b) ? -1 : 0);
  88 }
  89
  90 #define DEFINE_TRACING_MAP_CMP_FN(type)                                 \
  91 static int tracing_map_cmp_##type(void *val_a, void *val_b)             \
  92 {                                                                       \
  93         type a = *(type *)val_a;                                        \
  94         type b = *(type *)val_b;                                        \
  95                                                                         \
  96         return (a > b) ? 1 : ((a < b) ? -1 : 0);                        \
  97 }
  98
  99 DEFINE_TRACING_MAP_CMP_FN(s64);
 100 DEFINE_TRACING_MAP_CMP_FN(u64);
 101 DEFINE_TRACING_MAP_CMP_FN(s32);
 102 DEFINE_TRACING_MAP_CMP_FN(u32);
 103 DEFINE_TRACING_MAP_CMP_FN(s16);
 104 DEFINE_TRACING_MAP_CMP_FN(u16);
 105 DEFINE_TRACING_MAP_CMP_FN(s8);
 106 DEFINE_TRACING_MAP_CMP_FN(u8);
 107
 108 tracing_map_cmp_fn_t tracing_map_cmp_num(int field_size,
 109                                          int field_is_signed)
 110 {
 111         tracing_map_cmp_fn_t fn = tracing_map_cmp_none;
 112
 113         switch (field_size) {
 114         case 8:
 115                 if (field_is_signed)
 116                         fn = tracing_map_cmp_s64;
 117                 else
 118                         fn = tracing_map_cmp_u64;
 119                 break;
 120         case 4:
 121                 if (field_is_signed)
 122                         fn = tracing_map_cmp_s32;
 123                 else
 124                         fn = tracing_map_cmp_u32;
 125                 break;
 126         case 2:
 127                 if (field_is_signed)
 128                         fn = tracing_map_cmp_s16;
 129                 else
 130                         fn = tracing_map_cmp_u16;
 131                 break;
 132         case 1:
 133                 if (field_is_signed)
 134                         fn = tracing_map_cmp_s8;
 135                 else
 136                         fn = tracing_map_cmp_u8;
 137                 break;
 138         }
 139
 140         return fn;
 141 }
 142
 143 static int tracing_map_add_field(struct tracing_map *map,
 144                                  tracing_map_cmp_fn_t cmp_fn)
 145 {
 146         int ret = -EINVAL;
 147
 148         if (map->n_fields < TRACING_MAP_FIELDS_MAX) {
 149                 ret = map->n_fields;
 150                 map->fields[map->n_fields++].cmp_fn = cmp_fn;
 151         }
 152
 153         return ret;
 154 }
 155
 156 /**
 157  * tracing_map_add_sum_field - Add a field describing a tracing_map sum
 158  * @map: The tracing_map
 159  *
 160  * Add a sum field to the key and return the index identifying it in
 161  * the map and associated tracing_map_elts.  This is the index used
 162  * for instance to update a sum for a particular tracing_map_elt using
 163  * tracing_map_update_sum() or reading it via tracing_map_read_sum().
 164  *
 165  * Return: The index identifying the field in the map and associated
 166  * tracing_map_elts, or -EINVAL on error.
 167  */
 168 int tracing_map_add_sum_field(struct tracing_map *map)
 169 {
 170         return tracing_map_add_field(map, tracing_map_cmp_atomic64);
 171 }
 172
 173 /**
 174  * tracing_map_add_key_field - Add a field describing a tracing_map key
 175  * @map: The tracing_map
 176  * @offset: The offset within the key
 177  * @cmp_fn: The comparison function that will be used to sort on the key
 178  *
 179  * Let the map know there is a key and that if it's used as a sort key
 180  * to use cmp_fn.
 181  *
 182  * A key can be a subset of a compound key; for that purpose, the
 183  * offset param is used to describe where within the the compound key
 184  * the key referenced by this key field resides.
 185  *
 186  * Return: The index identifying the field in the map and associated
 187  * tracing_map_elts, or -EINVAL on error.
 188  */
 189 int tracing_map_add_key_field(struct tracing_map *map,
 190                               unsigned int offset,
 191                               tracing_map_cmp_fn_t cmp_fn)
 192
 193 {
 194         int idx = tracing_map_add_field(map, cmp_fn);
 195
 196         if (idx < 0)
 197                 return idx;
 198
 199         map->fields[idx].offset = offset;
 200
 201         map->key_idx[map->n_keys++] = idx;
 202
 203         return idx;
 204 }
 205
 206 void tracing_map_array_clear(struct tracing_map_array *a)
 207 {
 208         unsigned int i;
 209
 210         if (!a->pages)
 211                 return;
 212
 213         for (i = 0; i < a->n_pages; i++)
 214                 memset(a->pages[i], 0, PAGE_SIZE);
 215 }
 216
 217 void tracing_map_array_free(struct tracing_map_array *a)
 218 {
 219         unsigned int i;
 220
 221         if (!a)
 222                 return;
 223
 224         if (!a->pages)
 225                 goto free;
 226
 227         for (i = 0; i < a->n_pages; i++) {
 228                 if (!a->pages[i])
 229                         break;
 230                 free_page((unsigned long)a->pages[i]);
 231         }
 232
 233         kfree(a->pages);
 234
 235  free:
 236         kfree(a);
 237 }
 238
 239 struct tracing_map_array *tracing_map_array_alloc(unsigned int n_elts,
 240                                                   unsigned int entry_size)
 241 {
 242         struct tracing_map_array *a;
 243         unsigned int i;
 244
 245         a = kzalloc(sizeof(*a), GFP_KERNEL);
 246         if (!a)
 247                 return NULL;
 248
 249         a->entry_size_shift = fls(roundup_pow_of_two(entry_size) - 1);
 250         a->entries_per_page = PAGE_SIZE / (1 << a->entry_size_shift);
 251         a->n_pages = n_elts / a->entries_per_page;
 252         if (!a->n_pages)
 253                 a->n_pages = 1;
 254         a->entry_shift = fls(a->entries_per_page) - 1;
 255         a->entry_mask = (1 << a->entry_shift) - 1;
 256
 257         a->pages = kcalloc(a->n_pages, sizeof(void *), GFP_KERNEL);
 258         if (!a->pages)
 259                 goto free;
 260
 261         for (i = 0; i < a->n_pages; i++) {
 262                 a->pages[i] = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
 263                 if (!a->pages[i])
 264                         goto free;
 265         }
 266  out:
 267         return a;
 268  free:
 269         tracing_map_array_free(a);
 270         a = NULL;
 271
 272         goto out;
 273 }
 274
 275 static void tracing_map_elt_clear(struct tracing_map_elt *elt)
 276 {
 277         unsigned i;
 278
 279         for (i = 0; i < elt->map->n_fields; i++)
 280                 if (elt->fields[i].cmp_fn == tracing_map_cmp_atomic64)
 281                         atomic64_set(&elt->fields[i].sum, 0);
 282
 283         if (elt->map->ops && elt->map->ops->elt_clear)
 284                 elt->map->ops->elt_clear(elt);
 285 }
 286
 287 static void tracing_map_elt_init_fields(struct tracing_map_elt *elt)
 288 {
 289         unsigned int i;
 290
 291         tracing_map_elt_clear(elt);
 292
 293         for (i = 0; i < elt->map->n_fields; i++) {
 294                 elt->fields[i].cmp_fn = elt->map->fields[i].cmp_fn;
 295
 296                 if (elt->fields[i].cmp_fn != tracing_map_cmp_atomic64)
 297                         elt->fields[i].offset = elt->map->fields[i].offset;
 298         }
 299 }
 300
 301 static void tracing_map_elt_free(struct tracing_map_elt *elt)
 302 {
 303         if (!elt)
 304                 return;
 305
 306         if (elt->map->ops && elt->map->ops->elt_free)
 307                 elt->map->ops->elt_free(elt);
 308         kfree(elt->fields);
 309         kfree(elt->key);
 310         kfree(elt);
 311 }
 312
 313 static struct tracing_map_elt *tracing_map_elt_alloc(struct tracing_map *map)
 314 {
 315         struct tracing_map_elt *elt;
 316         int err = 0;
 317
 318         elt = kzalloc(sizeof(*elt), GFP_KERNEL);
 319         if (!elt)
 320                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 321
 322         elt->map = map;
 323
 324         elt->key = kzalloc(map->key_size, GFP_KERNEL);
 325         if (!elt->key) {
 326                 err = -ENOMEM;
 327                 goto free;
 328         }
 329
 330         elt->fields = kcalloc(map->n_fields, sizeof(*elt->fields), GFP_KERNEL);
 331         if (!elt->fields) {
 332                 err = -ENOMEM;
 333                 goto free;
 334         }
 335
 336         tracing_map_elt_init_fields(elt);
 337
 338         if (map->ops && map->ops->elt_alloc) {
 339                 err = map->ops->elt_alloc(elt);
 340                 if (err)
 341                         goto free;
 342         }
 343         return elt;
 344  free:
 345         tracing_map_elt_free(elt);
 346
 347         return ERR_PTR(err);
 348 }
 349
 350 static struct tracing_map_elt *get_free_elt(struct tracing_map *map)
 351 {
 352         struct tracing_map_elt *elt = NULL;
 353         int idx;
 354
 355         idx = atomic_inc_return(&map->next_elt);
 356         if (idx < map->max_elts) {
 357                 elt = *(TRACING_MAP_ELT(map->elts, idx));
 358                 if (map->ops && map->ops->elt_init)
 359                         map->ops->elt_init(elt);
 360         }
 361
 362         return elt;
 363 }
 364
 365 static void tracing_map_free_elts(struct tracing_map *map)
 366 {
 367         unsigned int i;
 368
 369         if (!map->elts)
 370                 return;
 371
 372         for (i = 0; i < map->max_elts; i++) {
 373                 tracing_map_elt_free(*(TRACING_MAP_ELT(map->elts, i)));
 374                 *(TRACING_MAP_ELT(map->elts, i)) = NULL;
 375         }
 376
 377         tracing_map_array_free(map->elts);
 378         map->elts = NULL;
 379 }
 380
 381 static int tracing_map_alloc_elts(struct tracing_map *map)
 382 {
 383         unsigned int i;
 384
 385         map->elts = tracing_map_array_alloc(map->max_elts,
 386                                             sizeof(struct tracing_map_elt *));
 387         if (!map->elts)
 388                 return -ENOMEM;
 389
 390         for (i = 0; i < map->max_elts; i++) {
 391                 *(TRACING_MAP_ELT(map->elts, i)) = tracing_map_elt_alloc(map);
 392                 if (IS_ERR(*(TRACING_MAP_ELT(map->elts, i)))) {
 393                         *(TRACING_MAP_ELT(map->elts, i)) = NULL;
 394                         tracing_map_free_elts(map);
 395
 396                         return -ENOMEM;
 397                 }
 398         }
 399
 400         return 0;
 401 }
 402
 403 static inline bool keys_match(void *key, void *test_key, unsigned key_size)
 404 {
 405         bool match = true;
 406
 407         if (memcmp(key, test_key, key_size))
 408                 match = false;
 409
 410         return match;
 411 }
 412
 413 static inline struct tracing_map_elt *
 414 __tracing_map_insert(struct tracing_map *map, void *key, bool lookup_only)
 415 {
 416         u32 idx, key_hash, test_key;
 417         struct tracing_map_entry *entry;
 418
 419         key_hash = jhash(key, map->key_size, 0);
 420         if (key_hash == 0)
 421                 key_hash = 1;
 422         idx = key_hash >> (32 - (map->map_bits + 1));
 423
 424         while (1) {
 425                 idx &= (map->map_size - 1);
 426                 entry = TRACING_MAP_ENTRY(map->map, idx);
 427                 test_key = entry->key;
 428
 429                 if (test_key && test_key == key_hash && entry->val &&
 430                     keys_match(key, entry->val->key, map->key_size)) {
 431                         if (!lookup_only)
 432                                 atomic64_inc(&map->hits);
 433                         return entry->val;
 434                 }
 435
 436                 if (!test_key) {
 437                         if (lookup_only)
 438                                 break;
 439
 440                         if (!cmpxchg(&entry->key, 0, key_hash)) {
 441                                 struct tracing_map_elt *elt;
 442
 443                                 elt = get_free_elt(map);
 444                                 if (!elt) {
 445                                         atomic64_inc(&map->drops);
 446                                         entry->key = 0;
 447                                         break;
 448                                 }
 449
 450                                 memcpy(elt->key, key, map->key_size);
 451                                 entry->val = elt;
 452                                 atomic64_inc(&map->hits);
 453
 454                                 return entry->val;
 455                         }
 456                 }
 457
 458                 idx++;
 459         }
 460
 461         return NULL;
 462 }
 463
 464 /**
 465  * tracing_map_insert - Insert key and/or retrieve val from a tracing_map
 466  * @map: The tracing_map to insert into
 467  * @key: The key to insert
 468  *
 469  * Inserts a key into a tracing_map and creates and returns a new
 470  * tracing_map_elt for it, or if the key has already been inserted by
 471  * a previous call, returns the tracing_map_elt already associated
 472  * with it.  When the map was created, the number of elements to be
 473  * allocated for the map was specified (internally maintained as
 474  * 'max_elts' in struct tracing_map), and that number of
 475  * tracing_map_elts was created by tracing_map_init().  This is the
 476  * pre-allocated pool of tracing_map_elts that tracing_map_insert()
 477  * will allocate from when adding new keys.  Once that pool is
 478  * exhausted, tracing_map_insert() is useless and will return NULL to
 479  * signal that state.  There are two user-visible tracing_map
 480  * variables, 'hits' and 'drops', which are updated by this function.
 481  * Every time an element is either successfully inserted or retrieved,
 482  * the 'hits' value is incrememented.  Every time an element insertion
 483  * fails, the 'drops' value is incremented.
 484  *
 485  * This is a lock-free tracing map insertion function implementing a
 486  * modified form of Cliff Click's basic insertion algorithm.  It
 487  * requires the table size be a power of two.  To prevent any
 488  * possibility of an infinite loop we always make the internal table
 489  * size double the size of the requested table size (max_elts * 2).
 490  * Likewise, we never reuse a slot or resize or delete elements - when
 491  * we've reached max_elts entries, we simply return NULL once we've
 492  * run out of entries.  Readers can at any point in time traverse the
 493  * tracing map and safely access the key/val pairs.
 494  *
 495  * Return: the tracing_map_elt pointer val associated with the key.
 496  * If this was a newly inserted key, the val will be a newly allocated
 497  * and associated tracing_map_elt pointer val.  If the key wasn't
 498  * found and the pool of tracing_map_elts has been exhausted, NULL is
 499  * returned and no further insertions will succeed.
 500  */
 501 struct tracing_map_elt *tracing_map_insert(struct tracing_map *map, void *key)
 502 {
 503         return __tracing_map_insert(map, key, false);
 504 }
 505
 506 /**
 507  * tracing_map_lookup - Retrieve val from a tracing_map
 508  * @map: The tracing_map to perform the lookup on
 509  * @key: The key to look up
 510  *
 511  * Looks up key in tracing_map and if found returns the matching
 512  * tracing_map_elt.  This is a lock-free lookup; see
 513  * tracing_map_insert() for details on tracing_map and how it works.
 514  * Every time an element is retrieved, the 'hits' value is
 515  * incrememented.  There is one user-visible tracing_map variable,
 516  * 'hits', which is updated by this function.  Every time an element
 517  * is successfully retrieved, the 'hits' value is incrememented.  The
 518  * 'drops' value is never updated by this function.
 519  *
 520  * Return: the tracing_map_elt pointer val associated with the key.
 521  * If the key wasn't found, NULL is returned.
 522  */
 523 struct tracing_map_elt *tracing_map_lookup(struct tracing_map *map, void *key)
 524 {
 525         return __tracing_map_insert(map, key, true);
 526 }
 527
 528 /**
 529  * tracing_map_destroy - Destroy a tracing_map
 530  * @map: The tracing_map to destroy
 531  *
 532  * Frees a tracing_map along with its associated array of
 533  * tracing_map_elts.
 534  *
 535  * Callers should make sure there are no readers or writers actively
 536  * reading or inserting into the map before calling this.
 537  */
 538 void tracing_map_destroy(struct tracing_map *map)
 539 {
 540         if (!map)
 541                 return;
 542
 543         tracing_map_free_elts(map);
 544
 545         tracing_map_array_free(map->map);
 546         kfree(map);
 547 }
 548
 549 /**
 550  * tracing_map_clear - Clear a tracing_map
 551  * @map: The tracing_map to clear
 552  *
 553  * Resets the tracing map to a cleared or initial state.  The
 554  * tracing_map_elts are all cleared, and the array of struct
 555  * tracing_map_entry is reset to an initialized state.
 556  *
 557  * Callers should make sure there are no writers actively inserting
 558  * into the map before calling this.
 559  */
 560 void tracing_map_clear(struct tracing_map *map)
 561 {
 562         unsigned int i;
 563
 564         atomic_set(&map->next_elt, -1);
 565         atomic64_set(&map->hits, 0);
 566         atomic64_set(&map->drops, 0);
 567
 568         tracing_map_array_clear(map->map);
 569
 570         for (i = 0; i < map->max_elts; i++)
 571                 tracing_map_elt_clear(*(TRACING_MAP_ELT(map->elts, i)));
 572 }
 573
 574 static void set_sort_key(struct tracing_map *map,
 575                          struct tracing_map_sort_key *sort_key)
 576 {
 577         map->sort_key = *sort_key;
 578 }
 579
 580 /**
 581  * tracing_map_create - Create a lock-free map and element pool
 582  * @map_bits: The size of the map (2 ** map_bits)
 583  * @key_size: The size of the key for the map in bytes
 584  * @ops: Optional client-defined tracing_map_ops instance
 585  * @private_data: Client data associated with the map
 586  *
 587  * Creates and sets up a map to contain 2 ** map_bits number of
 588  * elements (internally maintained as 'max_elts' in struct
 589  * tracing_map).  Before using, map fields should be added to the map
 590  * with tracing_map_add_sum_field() and tracing_map_add_key_field().
 591  * tracing_map_init() should then be called to allocate the array of
 592  * tracing_map_elts, in order to avoid allocating anything in the map
 593  * insertion path.  The user-specified map size reflects the maximum
 594  * number of elements that can be contained in the table requested by
 595  * the user - internally we double that in order to keep the table
 596  * sparse and keep collisions manageable.
 597  *
 598  * A tracing_map is a special-purpose map designed to aggregate or
 599  * 'sum' one or more values associated with a specific object of type
 600  * tracing_map_elt, which is attached by the map to a given key.
 601  *
 602  * tracing_map_create() sets up the map itself, and provides
 603  * operations for inserting tracing_map_elts, but doesn't allocate the
 604  * tracing_map_elts themselves, or provide a means for describing the
 605  * keys or sums associated with the tracing_map_elts.  All
 606  * tracing_map_elts for a given map have the same set of sums and
 607  * keys, which are defined by the client using the functions
 608  * tracing_map_add_key_field() and tracing_map_add_sum_field().  Once
 609  * the fields are defined, the pool of elements allocated for the map
 610  * can be created, which occurs when the client code calls
 611  * tracing_map_init().
 612  *
 613  * When tracing_map_init() returns, tracing_map_elt elements can be
 614  * inserted into the map using tracing_map_insert().  When called,
 615  * tracing_map_insert() grabs a free tracing_map_elt from the pool, or
 616  * finds an existing match in the map and in either case returns it.
 617  * The client can then use tracing_map_update_sum() and
 618  * tracing_map_read_sum() to update or read a given sum field for the
 619  * tracing_map_elt.
 620  *
 621  * The client can at any point retrieve and traverse the current set
 622  * of inserted tracing_map_elts in a tracing_map, via
 623  * tracing_map_sort_entries().  Sorting can be done on any field,
 624  * including keys.
 625  *
 626  * See tracing_map.h for a description of tracing_map_ops.
 627  *
 628  * Return: the tracing_map pointer if successful, ERR_PTR if not.
 629  */
 630 struct tracing_map *tracing_map_create(unsigned int map_bits,
 631                                        unsigned int key_size,
 632                                        const struct tracing_map_ops *ops,
 633                                        void *private_data)
 634 {
 635         struct tracing_map *map;
 636         unsigned int i;
 637
 638         if (map_bits < TRACING_MAP_BITS_MIN ||
 639             map_bits > TRACING_MAP_BITS_MAX)
 640                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 641
 642         map = kzalloc(sizeof(*map), GFP_KERNEL);
 643         if (!map)
 644                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 645
 646         map->map_bits = map_bits;
 647         map->max_elts = (1 << map_bits);
 648         atomic_set(&map->next_elt, -1);
 649
 650         map->map_size = (1 << (map_bits + 1));
 651         map->ops = ops;
 652
 653         map->private_data = private_data;
 654
 655         map->map = tracing_map_array_alloc(map->map_size,
 656                                            sizeof(struct tracing_map_entry));
 657         if (!map->map)
 658                 goto free;
 659
 660         map->key_size = key_size;
 661         for (i = 0; i < TRACING_MAP_KEYS_MAX; i++)
 662                 map->key_idx[i] = -1;
 663  out:
 664         return map;
 665  free:
 666         tracing_map_destroy(map);
 667         map = ERR_PTR(-ENOMEM);
 668
 669         goto out;
 670 }
 671
 672 /**
 673  * tracing_map_init - Allocate and clear a map's tracing_map_elts
 674  * @map: The tracing_map to initialize
 675  *
 676  * Allocates a clears a pool of tracing_map_elts equal to the
 677  * user-specified size of 2 ** map_bits (internally maintained as
 678  * 'max_elts' in struct tracing_map).  Before using, the map fields
 679  * should be added to the map with tracing_map_add_sum_field() and
 680  * tracing_map_add_key_field().  tracing_map_init() should then be
 681  * called to allocate the array of tracing_map_elts, in order to avoid
 682  * allocating anything in the map insertion path.  The user-specified
 683  * map size reflects the max number of elements requested by the user
 684  * - internally we double that in order to keep the table sparse and
 685  * keep collisions manageable.
 686  *
 687  * See tracing_map.h for a description of tracing_map_ops.
 688  *
 689  * Return: the tracing_map pointer if successful, ERR_PTR if not.
 690  */
 691 int tracing_map_init(struct tracing_map *map)
 692 {
 693         int err;
 694
 695         if (map->n_fields < 2)
 696                 return -EINVAL; /* need at least 1 key and 1 val */
 697
 698         err = tracing_map_alloc_elts(map);
 699         if (err)
 700                 return err;
 701
 702         tracing_map_clear(map);
 703
 704         return err;
 705 }
 706
 707 static int cmp_entries_dup(const struct tracing_map_sort_entry **a,
 708                            const struct tracing_map_sort_entry **b)
 709 {
 710         int ret = 0;
 711
 712         if (memcmp((*a)->key, (*b)->key, (*a)->elt->map->key_size))
 713                 ret = 1;
 714
 715         return ret;
 716 }
 717
 718 static int cmp_entries_sum(const struct tracing_map_sort_entry **a,
 719                            const struct tracing_map_sort_entry **b)
 720 {
 721         const struct tracing_map_elt *elt_a, *elt_b;
 722         struct tracing_map_sort_key *sort_key;
 723         struct tracing_map_field *field;
 724         tracing_map_cmp_fn_t cmp_fn;
 725         void *val_a, *val_b;
 726         int ret = 0;
 727
 728         elt_a = (*a)->elt;
 729         elt_b = (*b)->elt;
 730
 731         sort_key = &elt_a->map->sort_key;
 732
 733         field = &elt_a->fields[sort_key->field_idx];
 734         cmp_fn = field->cmp_fn;
 735
 736         val_a = &elt_a->fields[sort_key->field_idx].sum;
 737         val_b = &elt_b->fields[sort_key->field_idx].sum;
 738
 739         ret = cmp_fn(val_a, val_b);
 740         if (sort_key->descending)
 741                 ret = -ret;
 742
 743         return ret;
 744 }
 745
 746 static int cmp_entries_key(const struct tracing_map_sort_entry **a,
 747                            const struct tracing_map_sort_entry **b)
 748 {
 749         const struct tracing_map_elt *elt_a, *elt_b;
 750         struct tracing_map_sort_key *sort_key;
 751         struct tracing_map_field *field;
 752         tracing_map_cmp_fn_t cmp_fn;
 753         void *val_a, *val_b;
 754         int ret = 0;
 755
 756         elt_a = (*a)->elt;
 757         elt_b = (*b)->elt;
 758
 759         sort_key = &elt_a->map->sort_key;
 760
 761         field = &elt_a->fields[sort_key->field_idx];
 762
 763         cmp_fn = field->cmp_fn;
 764
 765         val_a = elt_a->key + field->offset;
 766         val_b = elt_b->key + field->offset;
 767
 768         ret = cmp_fn(val_a, val_b);
 769         if (sort_key->descending)
 770                 ret = -ret;
 771
 772         return ret;
 773 }
 774
 775 static void destroy_sort_entry(struct tracing_map_sort_entry *entry)
 776 {
 777         if (!entry)
 778                 return;
 779
 780         if (entry->elt_copied)
 781                 tracing_map_elt_free(entry->elt);
 782
 783         kfree(entry);
 784 }
 785
 786 /**
 787  * tracing_map_destroy_sort_entries - Destroy an array of sort entries
 788  * @entries: The entries to destroy
 789  * @n_entries: The number of entries in the array
 790  *
 791  * Destroy the elements returned by a tracing_map_sort_entries() call.
 792  */
 793 void tracing_map_destroy_sort_entries(struct tracing_map_sort_entry **entries,
 794                                       unsigned int n_entries)
 795 {
 796         unsigned int i;
 797
 798         for (i = 0; i < n_entries; i++)
 799                 destroy_sort_entry(entries[i]);
 800
 801         vfree(entries);
 802 }
 803
 804 static struct tracing_map_sort_entry *
 805 create_sort_entry(void *key, struct tracing_map_elt *elt)
 806 {
 807         struct tracing_map_sort_entry *sort_entry;
 808
 809         sort_entry = kzalloc(sizeof(*sort_entry), GFP_KERNEL);
 810         if (!sort_entry)
 811                 return NULL;
 812
 813         sort_entry->key = key;
 814         sort_entry->elt = elt;
 815
 816         return sort_entry;
 817 }
 818
 819 static struct tracing_map_elt *copy_elt(struct tracing_map_elt *elt)
 820 {
 821         struct tracing_map_elt *dup_elt;
 822         unsigned int i;
 823
 824         dup_elt = tracing_map_elt_alloc(elt->map);
 825         if (IS_ERR(dup_elt))
 826                 return NULL;
 827
 828         if (elt->map->ops && elt->map->ops->elt_copy)
 829                 elt->map->ops->elt_copy(dup_elt, elt);
 830
 831         dup_elt->private_data = elt->private_data;
 832         memcpy(dup_elt->key, elt->key, elt->map->key_size);
 833
 834         for (i = 0; i < elt->map->n_fields; i++) {
 835                 atomic64_set(&dup_elt->fields[i].sum,
 836                              atomic64_read(&elt->fields[i].sum));
 837                 dup_elt->fields[i].cmp_fn = elt->fields[i].cmp_fn;
 838         }
 839
 840         return dup_elt;
 841 }
 842
 843 static int merge_dup(struct tracing_map_sort_entry **sort_entries,
 844                      unsigned int target, unsigned int dup)
 845 {
 846         struct tracing_map_elt *target_elt, *elt;
 847         bool first_dup = (target - dup) == 1;
 848         int i;
 849
 850         if (first_dup) {
 851                 elt = sort_entries[target]->elt;
 852                 target_elt = copy_elt(elt);
 853                 if (!target_elt)
 854                         return -ENOMEM;
 855                 sort_entries[target]->elt = target_elt;
 856                 sort_entries[target]->elt_copied = true;
 857         } else
 858                 target_elt = sort_entries[target]->elt;
 859
 860         elt = sort_entries[dup]->elt;
 861
 862         for (i = 0; i < elt->map->n_fields; i++)
 863                 atomic64_add(atomic64_read(&elt->fields[i].sum),
 864                              &target_elt->fields[i].sum);
 865
 866         sort_entries[dup]->dup = true;
 867
 868         return 0;
 869 }
 870
 871 static int merge_dups(struct tracing_map_sort_entry **sort_entries,
 872                       int n_entries, unsigned int key_size)
 873 {
 874         unsigned int dups = 0, total_dups = 0;
 875         int err, i, j;
 876         void *key;
 877
 878         if (n_entries < 2)
 879                 return total_dups;
 880
 881         sort(sort_entries, n_entries, sizeof(struct tracing_map_sort_entry *),
 882              (int (*)(const void *, const void *))cmp_entries_dup, NULL);
 883
 884         key = sort_entries[0]->key;
 885         for (i = 1; i < n_entries; i++) {
 886                 if (!memcmp(sort_entries[i]->key, key, key_size)) {
 887                         dups++; total_dups++;
 888                         err = merge_dup(sort_entries, i - dups, i);
 889                         if (err)
 890                                 return err;
 891                         continue;
 892                 }
 893                 key = sort_entries[i]->key;
 894                 dups = 0;
 895         }
 896
 897         if (!total_dups)
 898                 return total_dups;
 899
 900         for (i = 0, j = 0; i < n_entries; i++) {
 901                 if (!sort_entries[i]->dup) {
 902                         sort_entries[j] = sort_entries[i];
 903                         if (j++ != i)
 904                                 sort_entries[i] = NULL;
 905                 } else {
 906                         destroy_sort_entry(sort_entries[i]);
 907                         sort_entries[i] = NULL;
 908                 }
 909         }
 910
 911         return total_dups;
 912 }
 913
 914 static bool is_key(struct tracing_map *map, unsigned int field_idx)
 915 {
 916         unsigned int i;
 917
 918         for (i = 0; i < map->n_keys; i++)
 919                 if (map->key_idx[i] == field_idx)
 920                         return true;
 921         return false;
 922 }
 923
 924 static void sort_secondary(struct tracing_map *map,
 925                            const struct tracing_map_sort_entry **entries,
 926                            unsigned int n_entries,
 927                            struct tracing_map_sort_key *primary_key,
 928                            struct tracing_map_sort_key *secondary_key)
 929 {
 930         int (*primary_fn)(const struct tracing_map_sort_entry **,
 931                           const struct tracing_map_sort_entry **);
 932         int (*secondary_fn)(const struct tracing_map_sort_entry **,
 933                             const struct tracing_map_sort_entry **);
 934         unsigned i, start = 0, n_sub = 1;
 935
 936         if (is_key(map, primary_key->field_idx))
 937                 primary_fn = cmp_entries_key;
 938         else
 939                 primary_fn = cmp_entries_sum;
 940
 941         if (is_key(map, secondary_key->field_idx))
 942                 secondary_fn = cmp_entries_key;
 943         else
 944                 secondary_fn = cmp_entries_sum;
 945
 946         for (i = 0; i < n_entries - 1; i++) {
 947                 const struct tracing_map_sort_entry **a = &entries[i];
 948                 const struct tracing_map_sort_entry **b = &entries[i + 1];
 949
 950                 if (primary_fn(a, b) == 0) {
 951                         n_sub++;
 952                         if (i < n_entries - 2)
 953                                 continue;
 954                 }
 955
 956                 if (n_sub < 2) {
 957                         start = i + 1;
 958                         n_sub = 1;
 959                         continue;
 960                 }
 961
 962                 set_sort_key(map, secondary_key);
 963                 sort(&entries[start], n_sub,
 964                      sizeof(struct tracing_map_sort_entry *),
 965                      (int (*)(const void *, const void *))secondary_fn, NULL);
 966                 set_sort_key(map, primary_key);
 967
 968                 start = i + 1;
 969                 n_sub = 1;
 970         }
 971 }
 972
 973 /**
 974  * tracing_map_sort_entries - Sort the current set of tracing_map_elts in a map
 975  * @map: The tracing_map
 976  * @sort_key: The sort key to use for sorting
 977  * @sort_entries: outval: pointer to allocated and sorted array of entries
 978  *
 979  * tracing_map_sort_entries() sorts the current set of entries in the
 980  * map and returns the list of tracing_map_sort_entries containing
 981  * them to the client in the sort_entries param.  The client can
 982  * access the struct tracing_map_elt element of interest directly as
 983  * the 'elt' field of a returned struct tracing_map_sort_entry object.
 984  *
 985  * The sort_key has only two fields: idx and descending.  'idx' refers
 986  * to the index of the field added via tracing_map_add_sum_field() or
 987  * tracing_map_add_key_field() when the tracing_map was initialized.
 988  * 'descending' is a flag that if set reverses the sort order, which
 989  * by default is ascending.
 990  *
 991  * The client should not hold on to the returned array but should use
 992  * it and call tracing_map_destroy_sort_entries() when done.
 993  *
 994  * Return: the number of sort_entries in the struct tracing_map_sort_entry
 995  * array, negative on error
 996  */
 997 int tracing_map_sort_entries(struct tracing_map *map,
 998                              struct tracing_map_sort_key *sort_keys,
 999                              unsigned int n_sort_keys,
1000                              struct tracing_map_sort_entry ***sort_entries)
1001 {
1002         int (*cmp_entries_fn)(const struct tracing_map_sort_entry **,
1003                               const struct tracing_map_sort_entry **);
1004         struct tracing_map_sort_entry *sort_entry, **entries;
1005         int i, n_entries, ret;
1006
1007         entries = vmalloc(map->max_elts * sizeof(sort_entry));
1008         if (!entries)
1009                 return -ENOMEM;
1010
1011         for (i = 0, n_entries = 0; i < map->map_size; i++) {
1012                 struct tracing_map_entry *entry;
1013
1014                 entry = TRACING_MAP_ENTRY(map->map, i);
1015
1016                 if (!entry->key || !entry->val)
1017                         continue;
1018
1019                 entries[n_entries] = create_sort_entry(entry->val->key,
1020                                                        entry->val);
1021                 if (!entries[n_entries++]) {
1022                         ret = -ENOMEM;
1023                         goto free;
1024                 }
1025         }
1026
1027         if (n_entries == 0) {
1028                 ret = 0;
1029                 goto free;
1030         }
1031
1032         if (n_entries == 1) {
1033                 *sort_entries = entries;
1034                 return 1;
1035         }
1036
1037         ret = merge_dups(entries, n_entries, map->key_size);
1038         if (ret < 0)
1039                 goto free;
1040         n_entries -= ret;
1041
1042         if (is_key(map, sort_keys[0].field_idx))
1043                 cmp_entries_fn = cmp_entries_key;
1044         else
1045                 cmp_entries_fn = cmp_entries_sum;
1046
1047         set_sort_key(map, &sort_keys[0]);
1048
1049         sort(entries, n_entries, sizeof(struct tracing_map_sort_entry *),
1050              (int (*)(const void *, const void *))cmp_entries_fn, NULL);
1051
1052         if (n_sort_keys > 1)
1053                 sort_secondary(map,
1054                                (const struct tracing_map_sort_entry **)entries,
1055                                n_entries,
1056                                &sort_keys[0],
1057                                &sort_keys[1]);
1058
1059         *sort_entries = entries;
1060
1061         return n_entries;
1062  free:
1063         tracing_map_destroy_sort_entries(entries, n_entries);
1064
1065         return ret;
1066 }