bitmap: introduce generic optimized bitmap_size()
authorAlexander Lobakin <aleksander.lobakin@intel.com>
Wed, 27 Mar 2024 15:23:49 +0000 (16:23 +0100)
committerDavid S. Miller <davem@davemloft.net>
Mon, 1 Apr 2024 09:49:28 +0000 (10:49 +0100)
commita37fbe666c016fd89e4460d0ebfcea05baba46dc
tree37e694b55baea77b453a18358a5a966f1f073d15
parent10a04ff09bcc39e0044190ffe9f00f998f13647c
bitmap: introduce generic optimized bitmap_size()

The number of times yet another open coded
`BITS_TO_LONGS(nbits) * sizeof(long)` can be spotted is huge.
Some generic helper is long overdue.

Add one, bitmap_size(), but with one detail.
BITS_TO_LONGS() uses DIV_ROUND_UP(). The latter works well when both
divident and divisor are compile-time constants or when the divisor
is not a pow-of-2. When it is however, the compilers sometimes tend
to generate suboptimal code (GCC 13):

48 83 c0 3f           add    $0x3f,%rax
48 c1 e8 06           shr    $0x6,%rax
48 8d 14 c5 00 00 00 00 lea    0x0(,%rax,8),%rdx

%BITS_PER_LONG is always a pow-2 (either 32 or 64), but GCC still does
full division of `nbits + 63` by it and then multiplication by 8.
Instead of BITS_TO_LONGS(), use ALIGN() and then divide by 8. GCC:

8d 50 3f              lea    0x3f(%rax),%edx
c1 ea 03              shr    $0x3,%edx
81 e2 f8 ff ff 1f     and    $0x1ffffff8,%edx

Now it shifts `nbits + 63` by 3 positions (IOW performs fast division
by 8) and then masks bits[2:0]. bloat-o-meter:

add/remove: 0/0 grow/shrink: 20/133 up/down: 156/-773 (-617)

Clang does it better and generates the same code before/after starting
from -O1, except that with the ALIGN() approach it uses %edx and thus
still saves some bytes:

add/remove: 0/0 grow/shrink: 9/133 up/down: 18/-538 (-520)

Note that we can't expand DIV_ROUND_UP() by adding a check and using
this approach there, as it's used in array declarations where
expressions are not allowed.
Add this helper to tools/ as well.

Reviewed-by: Przemek Kitszel <przemyslaw.kitszel@intel.com>
Acked-by: Yury Norov <yury.norov@gmail.com>
Signed-off-by: Alexander Lobakin <aleksander.lobakin@intel.com>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>
drivers/md/dm-clone-metadata.c
drivers/s390/cio/idset.c
include/linux/bitmap.h
include/linux/cpumask.h
lib/math/prime_numbers.c
tools/include/linux/bitmap.h