0996b3be751a8c79b2c71b529e1bfe892417ef96
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / slub.c
1 /*
2  * SLUB: A slab allocator that limits cache line use instead of queuing
3  * objects in per cpu and per node lists.
4  *
5  * The allocator synchronizes using per slab locks and only
6  * uses a centralized lock to manage a pool of partial slabs.
7  *
8  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter
9  */
10
11 #include <linux/mm.h>
12 #include <linux/swap.h> /* struct reclaim_state */
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/bit_spinlock.h>
15 #include <linux/interrupt.h>
16 #include <linux/bitops.h>
17 #include <linux/slab.h>
18 #include <linux/proc_fs.h>
19 #include <linux/seq_file.h>
20 #include <trace/kmemtrace.h>
21 #include <linux/cpu.h>
22 #include <linux/cpuset.h>
23 #include <linux/mempolicy.h>
24 #include <linux/ctype.h>
25 #include <linux/debugobjects.h>
26 #include <linux/kallsyms.h>
27 #include <linux/memory.h>
28 #include <linux/math64.h>
29 #include <linux/fault-inject.h>
30
31 /*
32  * Lock order:
33  *   1. slab_lock(page)
34  *   2. slab->list_lock
35  *
36  *   The slab_lock protects operations on the object of a particular
37  *   slab and its metadata in the page struct. If the slab lock
38  *   has been taken then no allocations nor frees can be performed
39  *   on the objects in the slab nor can the slab be added or removed
40  *   from the partial or full lists since this would mean modifying
41  *   the page_struct of the slab.
42  *
43  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
44  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
45  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
46  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
47  *   modified without taking the list lock).
48  *
49  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
50  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
51  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
52  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
53  *   the list lock.
54  *
55  *   The lock order is sometimes inverted when we are trying to get a slab
56  *   off a list. We take the list_lock and then look for a page on the list
57  *   to use. While we do that objects in the slabs may be freed. We can
58  *   only operate on the slab if we have also taken the slab_lock. So we use
59  *   a slab_trylock() on the slab. If trylock was successful then no frees
60  *   can occur anymore and we can use the slab for allocations etc. If the
61  *   slab_trylock() does not succeed then frees are in progress in the slab and
62  *   we must stay away from it for a while since we may cause a bouncing
63  *   cacheline if we try to acquire the lock. So go onto the next slab.
64  *   If all pages are busy then we may allocate a new slab instead of reusing
65  *   a partial slab. A new slab has noone operating on it and thus there is
66  *   no danger of cacheline contention.
67  *
68  *   Interrupts are disabled during allocation and deallocation in order to
69  *   make the slab allocator safe to use in the context of an irq. In addition
70  *   interrupts are disabled to ensure that the processor does not change
71  *   while handling per_cpu slabs, due to kernel preemption.
72  *
73  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
74  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
75  *
76  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
77  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
78  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
79  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
80  * cannot scan all objects.
81  *
82  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
83  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
84  * fast frees and allocs.
85  *
86  * Overloading of page flags that are otherwise used for LRU management.
87  *
88  * PageActive           The slab is frozen and exempt from list processing.
89  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
90  *                      such as satisfying allocations for a specific
91  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
92  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
93  *                      list operations. It is up to the processor holding
94  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
95  *                      when the slab is no longer needed.
96  *
97  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
98  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
99  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
100  *                      freelist that allows lockless access to
101  *                      free objects in addition to the regular freelist
102  *                      that requires the slab lock.
103  *
104  * PageError            Slab requires special handling due to debug
105  *                      options set. This moves slab handling out of
106  *                      the fast path and disables lockless freelists.
107  */
108
109 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
110 #define SLABDEBUG 1
111 #else
112 #define SLABDEBUG 0
113 #endif
114
115 /*
116  * Issues still to be resolved:
117  *
118  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
119  *
120  * - Variable sizing of the per node arrays
121  */
122
123 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
124 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
125
126 /*
127  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
128  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
129  */
130 #define MIN_PARTIAL 5
131
132 /*
133  * Maximum number of desirable partial slabs.
134  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
135  * sort the partial list by the number of objects in the.
136  */
137 #define MAX_PARTIAL 10
138
139 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | \
140                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
141
142 /*
143  * Set of flags that will prevent slab merging
144  */
145 #define SLUB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
146                 SLAB_TRACE | SLAB_DESTROY_BY_RCU)
147
148 #define SLUB_MERGE_SAME (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | \
149                 SLAB_CACHE_DMA)
150
151 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
152 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
153 #endif
154
155 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
156 #define ARCH_SLAB_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
157 #endif
158
159 #define OO_SHIFT        16
160 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
161 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       65535 /* since page.objects is u16 */
162
163 /* Internal SLUB flags */
164 #define __OBJECT_POISON         0x80000000 /* Poison object */
165 #define __SYSFS_ADD_DEFERRED    0x40000000 /* Not yet visible via sysfs */
166
167 static int kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
168
169 #ifdef CONFIG_SMP
170 static struct notifier_block slab_notifier;
171 #endif
172
173 static enum {
174         DOWN,           /* No slab functionality available */
175         PARTIAL,        /* kmem_cache_open() works but kmalloc does not */
176         UP,             /* Everything works but does not show up in sysfs */
177         SYSFS           /* Sysfs up */
178 } slab_state = DOWN;
179
180 /* A list of all slab caches on the system */
181 static DECLARE_RWSEM(slub_lock);
182 static LIST_HEAD(slab_caches);
183
184 /*
185  * Tracking user of a slab.
186  */
187 struct track {
188         unsigned long addr;     /* Called from address */
189         int cpu;                /* Was running on cpu */
190         int pid;                /* Pid context */
191         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
192 };
193
194 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
195
196 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
197 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
198 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
199 static void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *);
200
201 #else
202 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
203 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
204                                                         { return 0; }
205 static inline void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s)
206 {
207         kfree(s);
208 }
209
210 #endif
211
212 static inline void stat(struct kmem_cache_cpu *c, enum stat_item si)
213 {
214 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
215         c->stat[si]++;
216 #endif
217 }
218
219 /********************************************************************
220  *                      Core slab cache functions
221  *******************************************************************/
222
223 int slab_is_available(void)
224 {
225         return slab_state >= UP;
226 }
227
228 static inline struct kmem_cache_node *get_node(struct kmem_cache *s, int node)
229 {
230 #ifdef CONFIG_NUMA
231         return s->node[node];
232 #else
233         return &s->local_node;
234 #endif
235 }
236
237 static inline struct kmem_cache_cpu *get_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
238 {
239 #ifdef CONFIG_SMP
240         return s->cpu_slab[cpu];
241 #else
242         return &s->cpu_slab;
243 #endif
244 }
245
246 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
247 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
248                                 struct page *page, const void *object)
249 {
250         void *base;
251
252         if (!object)
253                 return 1;
254
255         base = page_address(page);
256         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
257                 (object - base) % s->size) {
258                 return 0;
259         }
260
261         return 1;
262 }
263
264 /*
265  * Slow version of get and set free pointer.
266  *
267  * This version requires touching the cache lines of kmem_cache which
268  * we avoid to do in the fast alloc free paths. There we obtain the offset
269  * from the page struct.
270  */
271 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
272 {
273         return *(void **)(object + s->offset);
274 }
275
276 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
277 {
278         *(void **)(object + s->offset) = fp;
279 }
280
281 /* Loop over all objects in a slab */
282 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
283         for (__p = (__addr); __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size;\
284                         __p += (__s)->size)
285
286 /* Scan freelist */
287 #define for_each_free_object(__p, __s, __free) \
288         for (__p = (__free); __p; __p = get_freepointer((__s), __p))
289
290 /* Determine object index from a given position */
291 static inline int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
292 {
293         return (p - addr) / s->size;
294 }
295
296 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(int order,
297                                                 unsigned long size)
298 {
299         struct kmem_cache_order_objects x = {
300                 (order << OO_SHIFT) + (PAGE_SIZE << order) / size
301         };
302
303         return x;
304 }
305
306 static inline int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
307 {
308         return x.x >> OO_SHIFT;
309 }
310
311 static inline int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
312 {
313         return x.x & OO_MASK;
314 }
315
316 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
317 /*
318  * Debug settings:
319  */
320 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
321 static int slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
322 #else
323 static int slub_debug;
324 #endif
325
326 static char *slub_debug_slabs;
327
328 /*
329  * Object debugging
330  */
331 static void print_section(char *text, u8 *addr, unsigned int length)
332 {
333         int i, offset;
334         int newline = 1;
335         char ascii[17];
336
337         ascii[16] = 0;
338
339         for (i = 0; i < length; i++) {
340                 if (newline) {
341                         printk(KERN_ERR "%8s 0x%p: ", text, addr + i);
342                         newline = 0;
343                 }
344                 printk(KERN_CONT " %02x", addr[i]);
345                 offset = i % 16;
346                 ascii[offset] = isgraph(addr[i]) ? addr[i] : '.';
347                 if (offset == 15) {
348                         printk(KERN_CONT " %s\n", ascii);
349                         newline = 1;
350                 }
351         }
352         if (!newline) {
353                 i %= 16;
354                 while (i < 16) {
355                         printk(KERN_CONT "   ");
356                         ascii[i] = ' ';
357                         i++;
358                 }
359                 printk(KERN_CONT " %s\n", ascii);
360         }
361 }
362
363 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
364         enum track_item alloc)
365 {
366         struct track *p;
367
368         if (s->offset)
369                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
370         else
371                 p = object + s->inuse;
372
373         return p + alloc;
374 }
375
376 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
377                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
378 {
379         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
380
381         if (addr) {
382                 p->addr = addr;
383                 p->cpu = smp_processor_id();
384                 p->pid = current->pid;
385                 p->when = jiffies;
386         } else
387                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
388 }
389
390 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
391 {
392         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
393                 return;
394
395         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
396         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
397 }
398
399 static void print_track(const char *s, struct track *t)
400 {
401         if (!t->addr)
402                 return;
403
404         printk(KERN_ERR "INFO: %s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
405                 s, (void *)t->addr, jiffies - t->when, t->cpu, t->pid);
406 }
407
408 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
409 {
410         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
411                 return;
412
413         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC));
414         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE));
415 }
416
417 static void print_page_info(struct page *page)
418 {
419         printk(KERN_ERR "INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
420                 page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
421
422 }
423
424 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
425 {
426         va_list args;
427         char buf[100];
428
429         va_start(args, fmt);
430         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
431         va_end(args);
432         printk(KERN_ERR "========================================"
433                         "=====================================\n");
434         printk(KERN_ERR "BUG %s: %s\n", s->name, buf);
435         printk(KERN_ERR "----------------------------------------"
436                         "-------------------------------------\n\n");
437 }
438
439 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
440 {
441         va_list args;
442         char buf[100];
443
444         va_start(args, fmt);
445         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
446         va_end(args);
447         printk(KERN_ERR "FIX %s: %s\n", s->name, buf);
448 }
449
450 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
451 {
452         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
453         u8 *addr = page_address(page);
454
455         print_tracking(s, p);
456
457         print_page_info(page);
458
459         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
460                         p, p - addr, get_freepointer(s, p));
461
462         if (p > addr + 16)
463                 print_section("Bytes b4", p - 16, 16);
464
465         print_section("Object", p, min_t(unsigned long, s->objsize, PAGE_SIZE));
466
467         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
468                 print_section("Redzone", p + s->objsize,
469                         s->inuse - s->objsize);
470
471         if (s->offset)
472                 off = s->offset + sizeof(void *);
473         else
474                 off = s->inuse;
475
476         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
477                 off += 2 * sizeof(struct track);
478
479         if (off != s->size)
480                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
481                 print_section("Padding", p + off, s->size - off);
482
483         dump_stack();
484 }
485
486 static void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
487                         u8 *object, char *reason)
488 {
489         slab_bug(s, "%s", reason);
490         print_trailer(s, page, object);
491 }
492
493 static void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page, char *fmt, ...)
494 {
495         va_list args;
496         char buf[100];
497
498         va_start(args, fmt);
499         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
500         va_end(args);
501         slab_bug(s, "%s", buf);
502         print_page_info(page);
503         dump_stack();
504 }
505
506 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, int active)
507 {
508         u8 *p = object;
509
510         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
511                 memset(p, POISON_FREE, s->objsize - 1);
512                 p[s->objsize - 1] = POISON_END;
513         }
514
515         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
516                 memset(p + s->objsize,
517                         active ? SLUB_RED_ACTIVE : SLUB_RED_INACTIVE,
518                         s->inuse - s->objsize);
519 }
520
521 static u8 *check_bytes(u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
522 {
523         while (bytes) {
524                 if (*start != (u8)value)
525                         return start;
526                 start++;
527                 bytes--;
528         }
529         return NULL;
530 }
531
532 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
533                                                 void *from, void *to)
534 {
535         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
536         memset(from, data, to - from);
537 }
538
539 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
540                         u8 *object, char *what,
541                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
542 {
543         u8 *fault;
544         u8 *end;
545
546         fault = check_bytes(start, value, bytes);
547         if (!fault)
548                 return 1;
549
550         end = start + bytes;
551         while (end > fault && end[-1] == value)
552                 end--;
553
554         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
555         printk(KERN_ERR "INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
556                                         fault, end - 1, fault[0], value);
557         print_trailer(s, page, object);
558
559         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
560         return 0;
561 }
562
563 /*
564  * Object layout:
565  *
566  * object address
567  *      Bytes of the object to be managed.
568  *      If the freepointer may overlay the object then the free
569  *      pointer is the first word of the object.
570  *
571  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
572  *      0xa5 (POISON_END)
573  *
574  * object + s->objsize
575  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
576  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
577  *      objsize == inuse.
578  *
579  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
580  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
581  *
582  * object + s->inuse
583  *      Meta data starts here.
584  *
585  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
586  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
587  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
588  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
589  *              before the word boundary.
590  *
591  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
592  *
593  * object + s->size
594  *      Nothing is used beyond s->size.
595  *
596  * If slabcaches are merged then the objsize and inuse boundaries are mostly
597  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
598  * may be used with merged slabcaches.
599  */
600
601 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
602 {
603         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
604
605         if (s->offset)
606                 /* Freepointer is placed after the object. */
607                 off += sizeof(void *);
608
609         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
610                 /* We also have user information there */
611                 off += 2 * sizeof(struct track);
612
613         if (s->size == off)
614                 return 1;
615
616         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
617                                 p + off, POISON_INUSE, s->size - off);
618 }
619
620 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
621 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
622 {
623         u8 *start;
624         u8 *fault;
625         u8 *end;
626         int length;
627         int remainder;
628
629         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
630                 return 1;
631
632         start = page_address(page);
633         length = (PAGE_SIZE << compound_order(page));
634         end = start + length;
635         remainder = length % s->size;
636         if (!remainder)
637                 return 1;
638
639         fault = check_bytes(end - remainder, POISON_INUSE, remainder);
640         if (!fault)
641                 return 1;
642         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
643                 end--;
644
645         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
646         print_section("Padding", end - remainder, remainder);
647
648         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, start, end);
649         return 0;
650 }
651
652 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
653                                         void *object, int active)
654 {
655         u8 *p = object;
656         u8 *endobject = object + s->objsize;
657
658         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
659                 unsigned int red =
660                         active ? SLUB_RED_ACTIVE : SLUB_RED_INACTIVE;
661
662                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
663                         endobject, red, s->inuse - s->objsize))
664                         return 0;
665         } else {
666                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->objsize < s->inuse) {
667                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
668                                 endobject, POISON_INUSE, s->inuse - s->objsize);
669                 }
670         }
671
672         if (s->flags & SLAB_POISON) {
673                 if (!active && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
674                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
675                                         POISON_FREE, s->objsize - 1) ||
676                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
677                                 p + s->objsize - 1, POISON_END, 1)))
678                         return 0;
679                 /*
680                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
681                  */
682                 check_pad_bytes(s, page, p);
683         }
684
685         if (!s->offset && active)
686                 /*
687                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
688                  * freepointer while object is allocated.
689                  */
690                 return 1;
691
692         /* Check free pointer validity */
693         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
694                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
695                 /*
696                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
697                  * of the free objects in this slab. May cause
698                  * another error because the object count is now wrong.
699                  */
700                 set_freepointer(s, p, NULL);
701                 return 0;
702         }
703         return 1;
704 }
705
706 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
707 {
708         int maxobj;
709
710         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
711
712         if (!PageSlab(page)) {
713                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
714                 return 0;
715         }
716
717         maxobj = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) / s->size;
718         if (page->objects > maxobj) {
719                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
720                         s->name, page->objects, maxobj);
721                 return 0;
722         }
723         if (page->inuse > page->objects) {
724                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
725                         s->name, page->inuse, page->objects);
726                 return 0;
727         }
728         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
729         slab_pad_check(s, page);
730         return 1;
731 }
732
733 /*
734  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
735  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
736  */
737 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
738 {
739         int nr = 0;
740         void *fp = page->freelist;
741         void *object = NULL;
742         unsigned long max_objects;
743
744         while (fp && nr <= page->objects) {
745                 if (fp == search)
746                         return 1;
747                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
748                         if (object) {
749                                 object_err(s, page, object,
750                                         "Freechain corrupt");
751                                 set_freepointer(s, object, NULL);
752                                 break;
753                         } else {
754                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
755                                 page->freelist = NULL;
756                                 page->inuse = page->objects;
757                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
758                                 return 0;
759                         }
760                         break;
761                 }
762                 object = fp;
763                 fp = get_freepointer(s, object);
764                 nr++;
765         }
766
767         max_objects = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) / s->size;
768         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
769                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
770
771         if (page->objects != max_objects) {
772                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but "
773                         "should be %d", page->objects, max_objects);
774                 page->objects = max_objects;
775                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
776         }
777         if (page->inuse != page->objects - nr) {
778                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but "
779                         "counted were %d", page->inuse, page->objects - nr);
780                 page->inuse = page->objects - nr;
781                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
782         }
783         return search == NULL;
784 }
785
786 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
787                                                                 int alloc)
788 {
789         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
790                 printk(KERN_INFO "TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
791                         s->name,
792                         alloc ? "alloc" : "free",
793                         object, page->inuse,
794                         page->freelist);
795
796                 if (!alloc)
797                         print_section("Object", (void *)object, s->objsize);
798
799                 dump_stack();
800         }
801 }
802
803 /*
804  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
805  */
806 static void add_full(struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
807 {
808         spin_lock(&n->list_lock);
809         list_add(&page->lru, &n->full);
810         spin_unlock(&n->list_lock);
811 }
812
813 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page)
814 {
815         struct kmem_cache_node *n;
816
817         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
818                 return;
819
820         n = get_node(s, page_to_nid(page));
821
822         spin_lock(&n->list_lock);
823         list_del(&page->lru);
824         spin_unlock(&n->list_lock);
825 }
826
827 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
828 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
829 {
830         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
831
832         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
833 }
834
835 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
836 {
837         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
838 }
839
840 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
841 {
842         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
843
844         /*
845          * May be called early in order to allocate a slab for the
846          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
847          * dilemma by deferring the increment of the count during
848          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
849          */
850         if (!NUMA_BUILD || n) {
851                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
852                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
853         }
854 }
855 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
856 {
857         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
858
859         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
860         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
861 }
862
863 /* Object debug checks for alloc/free paths */
864 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
865                                                                 void *object)
866 {
867         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
868                 return;
869
870         init_object(s, object, 0);
871         init_tracking(s, object);
872 }
873
874 static int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
875                                         void *object, unsigned long addr)
876 {
877         if (!check_slab(s, page))
878                 goto bad;
879
880         if (!on_freelist(s, page, object)) {
881                 object_err(s, page, object, "Object already allocated");
882                 goto bad;
883         }
884
885         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
886                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
887                 goto bad;
888         }
889
890         if (!check_object(s, page, object, 0))
891                 goto bad;
892
893         /* Success perform special debug activities for allocs */
894         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
895                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
896         trace(s, page, object, 1);
897         init_object(s, object, 1);
898         return 1;
899
900 bad:
901         if (PageSlab(page)) {
902                 /*
903                  * If this is a slab page then lets do the best we can
904                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
905                  * as used avoids touching the remaining objects.
906                  */
907                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
908                 page->inuse = page->objects;
909                 page->freelist = NULL;
910         }
911         return 0;
912 }
913
914 static int free_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
915                                         void *object, unsigned long addr)
916 {
917         if (!check_slab(s, page))
918                 goto fail;
919
920         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
921                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
922                 goto fail;
923         }
924
925         if (on_freelist(s, page, object)) {
926                 object_err(s, page, object, "Object already free");
927                 goto fail;
928         }
929
930         if (!check_object(s, page, object, 1))
931                 return 0;
932
933         if (unlikely(s != page->slab)) {
934                 if (!PageSlab(page)) {
935                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) "
936                                 "outside of slab", object);
937                 } else if (!page->slab) {
938                         printk(KERN_ERR
939                                 "SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
940                                                 object);
941                         dump_stack();
942                 } else
943                         object_err(s, page, object,
944                                         "page slab pointer corrupt.");
945                 goto fail;
946         }
947
948         /* Special debug activities for freeing objects */
949         if (!PageSlubFrozen(page) && !page->freelist)
950                 remove_full(s, page);
951         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
952                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
953         trace(s, page, object, 0);
954         init_object(s, object, 0);
955         return 1;
956
957 fail:
958         slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
959         return 0;
960 }
961
962 static int __init setup_slub_debug(char *str)
963 {
964         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
965         if (*str++ != '=' || !*str)
966                 /*
967                  * No options specified. Switch on full debugging.
968                  */
969                 goto out;
970
971         if (*str == ',')
972                 /*
973                  * No options but restriction on slabs. This means full
974                  * debugging for slabs matching a pattern.
975                  */
976                 goto check_slabs;
977
978         slub_debug = 0;
979         if (*str == '-')
980                 /*
981                  * Switch off all debugging measures.
982                  */
983                 goto out;
984
985         /*
986          * Determine which debug features should be switched on
987          */
988         for (; *str && *str != ','; str++) {
989                 switch (tolower(*str)) {
990                 case 'f':
991                         slub_debug |= SLAB_DEBUG_FREE;
992                         break;
993                 case 'z':
994                         slub_debug |= SLAB_RED_ZONE;
995                         break;
996                 case 'p':
997                         slub_debug |= SLAB_POISON;
998                         break;
999                 case 'u':
1000                         slub_debug |= SLAB_STORE_USER;
1001                         break;
1002                 case 't':
1003                         slub_debug |= SLAB_TRACE;
1004                         break;
1005                 default:
1006                         printk(KERN_ERR "slub_debug option '%c' "
1007                                 "unknown. skipped\n", *str);
1008                 }
1009         }
1010
1011 check_slabs:
1012         if (*str == ',')
1013                 slub_debug_slabs = str + 1;
1014 out:
1015         return 1;
1016 }
1017
1018 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1019
1020 static unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1021         unsigned long flags, const char *name,
1022         void (*ctor)(void *))
1023 {
1024         /*
1025          * Enable debugging if selected on the kernel commandline.
1026          */
1027         if (slub_debug && (!slub_debug_slabs ||
1028             strncmp(slub_debug_slabs, name, strlen(slub_debug_slabs)) == 0))
1029                         flags |= slub_debug;
1030
1031         return flags;
1032 }
1033 #else
1034 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1035                         struct page *page, void *object) {}
1036
1037 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1038         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1039
1040 static inline int free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1041         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1042
1043 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1044                         { return 1; }
1045 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1046                         void *object, int active) { return 1; }
1047 static inline void add_full(struct kmem_cache_node *n, struct page *page) {}
1048 static inline unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1049         unsigned long flags, const char *name,
1050         void (*ctor)(void *))
1051 {
1052         return flags;
1053 }
1054 #define slub_debug 0
1055
1056 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1057                                                         { return 0; }
1058 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1059                                                         { return 0; }
1060 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1061                                                         int objects) {}
1062 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1063                                                         int objects) {}
1064 #endif
1065
1066 /*
1067  * Slab allocation and freeing
1068  */
1069 static inline struct page *alloc_slab_page(gfp_t flags, int node,
1070                                         struct kmem_cache_order_objects oo)
1071 {
1072         int order = oo_order(oo);
1073
1074         if (node == -1)
1075                 return alloc_pages(flags, order);
1076         else
1077                 return alloc_pages_node(node, flags, order);
1078 }
1079
1080 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1081 {
1082         struct page *page;
1083         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1084
1085         flags |= s->allocflags;
1086
1087         page = alloc_slab_page(flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY, node,
1088                                                                         oo);
1089         if (unlikely(!page)) {
1090                 oo = s->min;
1091                 /*
1092                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1093                  * Try a lower order alloc if possible
1094                  */
1095                 page = alloc_slab_page(flags, node, oo);
1096                 if (!page)
1097                         return NULL;
1098
1099                 stat(get_cpu_slab(s, raw_smp_processor_id()), ORDER_FALLBACK);
1100         }
1101         page->objects = oo_objects(oo);
1102         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1103                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1104                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1105                 1 << oo_order(oo));
1106
1107         return page;
1108 }
1109
1110 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1111                                 void *object)
1112 {
1113         setup_object_debug(s, page, object);
1114         if (unlikely(s->ctor))
1115                 s->ctor(object);
1116 }
1117
1118 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1119 {
1120         struct page *page;
1121         void *start;
1122         void *last;
1123         void *p;
1124
1125         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
1126
1127         page = allocate_slab(s,
1128                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1129         if (!page)
1130                 goto out;
1131
1132         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1133         page->slab = s;
1134         page->flags |= 1 << PG_slab;
1135         if (s->flags & (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON |
1136                         SLAB_STORE_USER | SLAB_TRACE))
1137                 __SetPageSlubDebug(page);
1138
1139         start = page_address(page);
1140
1141         if (unlikely(s->flags & SLAB_POISON))
1142                 memset(start, POISON_INUSE, PAGE_SIZE << compound_order(page));
1143
1144         last = start;
1145         for_each_object(p, s, start, page->objects) {
1146                 setup_object(s, page, last);
1147                 set_freepointer(s, last, p);
1148                 last = p;
1149         }
1150         setup_object(s, page, last);
1151         set_freepointer(s, last, NULL);
1152
1153         page->freelist = start;
1154         page->inuse = 0;
1155 out:
1156         return page;
1157 }
1158
1159 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1160 {
1161         int order = compound_order(page);
1162         int pages = 1 << order;
1163
1164         if (unlikely(SLABDEBUG && PageSlubDebug(page))) {
1165                 void *p;
1166
1167                 slab_pad_check(s, page);
1168                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1169                                                 page->objects)
1170                         check_object(s, page, p, 0);
1171                 __ClearPageSlubDebug(page);
1172         }
1173
1174         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1175                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1176                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1177                 -pages);
1178
1179         __ClearPageSlab(page);
1180         reset_page_mapcount(page);
1181         if (current->reclaim_state)
1182                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1183         __free_pages(page, order);
1184 }
1185
1186 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1187 {
1188         struct page *page;
1189
1190         page = container_of((struct list_head *)h, struct page, lru);
1191         __free_slab(page->slab, page);
1192 }
1193
1194 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1195 {
1196         if (unlikely(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1197                 /*
1198                  * RCU free overloads the RCU head over the LRU
1199                  */
1200                 struct rcu_head *head = (void *)&page->lru;
1201
1202                 call_rcu(head, rcu_free_slab);
1203         } else
1204                 __free_slab(s, page);
1205 }
1206
1207 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1208 {
1209         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1210         free_slab(s, page);
1211 }
1212
1213 /*
1214  * Per slab locking using the pagelock
1215  */
1216 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
1217 {
1218         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
1219 }
1220
1221 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
1222 {
1223         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
1224 }
1225
1226 static __always_inline int slab_trylock(struct page *page)
1227 {
1228         int rc = 1;
1229
1230         rc = bit_spin_trylock(PG_locked, &page->flags);
1231         return rc;
1232 }
1233
1234 /*
1235  * Management of partially allocated slabs
1236  */
1237 static void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1238                                 struct page *page, int tail)
1239 {
1240         spin_lock(&n->list_lock);
1241         n->nr_partial++;
1242         if (tail)
1243                 list_add_tail(&page->lru, &n->partial);
1244         else
1245                 list_add(&page->lru, &n->partial);
1246         spin_unlock(&n->list_lock);
1247 }
1248
1249 static void remove_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1250 {
1251         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1252
1253         spin_lock(&n->list_lock);
1254         list_del(&page->lru);
1255         n->nr_partial--;
1256         spin_unlock(&n->list_lock);
1257 }
1258
1259 /*
1260  * Lock slab and remove from the partial list.
1261  *
1262  * Must hold list_lock.
1263  */
1264 static inline int lock_and_freeze_slab(struct kmem_cache_node *n,
1265                                                         struct page *page)
1266 {
1267         if (slab_trylock(page)) {
1268                 list_del(&page->lru);
1269                 n->nr_partial--;
1270                 __SetPageSlubFrozen(page);
1271                 return 1;
1272         }
1273         return 0;
1274 }
1275
1276 /*
1277  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1278  */
1279 static struct page *get_partial_node(struct kmem_cache_node *n)
1280 {
1281         struct page *page;
1282
1283         /*
1284          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1285          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1286          * partial slab and there is none available then get_partials()
1287          * will return NULL.
1288          */
1289         if (!n || !n->nr_partial)
1290                 return NULL;
1291
1292         spin_lock(&n->list_lock);
1293         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
1294                 if (lock_and_freeze_slab(n, page))
1295                         goto out;
1296         page = NULL;
1297 out:
1298         spin_unlock(&n->list_lock);
1299         return page;
1300 }
1301
1302 /*
1303  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1304  */
1305 static struct page *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
1306 {
1307 #ifdef CONFIG_NUMA
1308         struct zonelist *zonelist;
1309         struct zoneref *z;
1310         struct zone *zone;
1311         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1312         struct page *page;
1313
1314         /*
1315          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1316          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1317          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1318          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1319          *
1320          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1321          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1322          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1323          * from other nodes and filled up.
1324          *
1325          * If /sys/kernel/slab/xx/defrag_ratio is set to 100 (which makes
1326          * defrag_ratio = 1000) then every (well almost) allocation will
1327          * first attempt to defrag slab caches on other nodes. This means
1328          * scanning over all nodes to look for partial slabs which may be
1329          * expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1330          * with available objects.
1331          */
1332         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1333                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1334                 return NULL;
1335
1336         zonelist = node_zonelist(slab_node(current->mempolicy), flags);
1337         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1338                 struct kmem_cache_node *n;
1339
1340                 n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1341
1342                 if (n && cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
1343                                 n->nr_partial > s->min_partial) {
1344                         page = get_partial_node(n);
1345                         if (page)
1346                                 return page;
1347                 }
1348         }
1349 #endif
1350         return NULL;
1351 }
1352
1353 /*
1354  * Get a partial page, lock it and return it.
1355  */
1356 static struct page *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1357 {
1358         struct page *page;
1359         int searchnode = (node == -1) ? numa_node_id() : node;
1360
1361         page = get_partial_node(get_node(s, searchnode));
1362         if (page || (flags & __GFP_THISNODE))
1363                 return page;
1364
1365         return get_any_partial(s, flags);
1366 }
1367
1368 /*
1369  * Move a page back to the lists.
1370  *
1371  * Must be called with the slab lock held.
1372  *
1373  * On exit the slab lock will have been dropped.
1374  */
1375 static void unfreeze_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page, int tail)
1376 {
1377         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1378         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1379
1380         __ClearPageSlubFrozen(page);
1381         if (page->inuse) {
1382
1383                 if (page->freelist) {
1384                         add_partial(n, page, tail);
1385                         stat(c, tail ? DEACTIVATE_TO_TAIL : DEACTIVATE_TO_HEAD);
1386                 } else {
1387                         stat(c, DEACTIVATE_FULL);
1388                         if (SLABDEBUG && PageSlubDebug(page) &&
1389                                                 (s->flags & SLAB_STORE_USER))
1390                                 add_full(n, page);
1391                 }
1392                 slab_unlock(page);
1393         } else {
1394                 stat(c, DEACTIVATE_EMPTY);
1395                 if (n->nr_partial < s->min_partial) {
1396                         /*
1397                          * Adding an empty slab to the partial slabs in order
1398                          * to avoid page allocator overhead. This slab needs
1399                          * to come after the other slabs with objects in
1400                          * so that the others get filled first. That way the
1401                          * size of the partial list stays small.
1402                          *
1403                          * kmem_cache_shrink can reclaim any empty slabs from
1404                          * the partial list.
1405                          */
1406                         add_partial(n, page, 1);
1407                         slab_unlock(page);
1408                 } else {
1409                         slab_unlock(page);
1410                         stat(get_cpu_slab(s, raw_smp_processor_id()), FREE_SLAB);
1411                         discard_slab(s, page);
1412                 }
1413         }
1414 }
1415
1416 /*
1417  * Remove the cpu slab
1418  */
1419 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1420 {
1421         struct page *page = c->page;
1422         int tail = 1;
1423
1424         if (page->freelist)
1425                 stat(c, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
1426         /*
1427          * Merge cpu freelist into slab freelist. Typically we get here
1428          * because both freelists are empty. So this is unlikely
1429          * to occur.
1430          */
1431         while (unlikely(c->freelist)) {
1432                 void **object;
1433
1434                 tail = 0;       /* Hot objects. Put the slab first */
1435
1436                 /* Retrieve object from cpu_freelist */
1437                 object = c->freelist;
1438                 c->freelist = c->freelist[c->offset];
1439
1440                 /* And put onto the regular freelist */
1441                 object[c->offset] = page->freelist;
1442                 page->freelist = object;
1443                 page->inuse--;
1444         }
1445         c->page = NULL;
1446         unfreeze_slab(s, page, tail);
1447 }
1448
1449 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1450 {
1451         stat(c, CPUSLAB_FLUSH);
1452         slab_lock(c->page);
1453         deactivate_slab(s, c);
1454 }
1455
1456 /*
1457  * Flush cpu slab.
1458  *
1459  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
1460  */
1461 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
1462 {
1463         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
1464
1465         if (likely(c && c->page))
1466                 flush_slab(s, c);
1467 }
1468
1469 static void flush_cpu_slab(void *d)
1470 {
1471         struct kmem_cache *s = d;
1472
1473         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1474 }
1475
1476 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
1477 {
1478         on_each_cpu(flush_cpu_slab, s, 1);
1479 }
1480
1481 /*
1482  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
1483  * locality expectations.
1484  */
1485 static inline int node_match(struct kmem_cache_cpu *c, int node)
1486 {
1487 #ifdef CONFIG_NUMA
1488         if (node != -1 && c->node != node)
1489                 return 0;
1490 #endif
1491         return 1;
1492 }
1493
1494 static int count_free(struct page *page)
1495 {
1496         return page->objects - page->inuse;
1497 }
1498
1499 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
1500                                         int (*get_count)(struct page *))
1501 {
1502         unsigned long flags;
1503         unsigned long x = 0;
1504         struct page *page;
1505
1506         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1507         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
1508                 x += get_count(page);
1509         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1510         return x;
1511 }
1512
1513 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
1514 {
1515 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
1516         return atomic_long_read(&n->total_objects);
1517 #else
1518         return 0;
1519 #endif
1520 }
1521
1522 static noinline void
1523 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
1524 {
1525         int node;
1526
1527         printk(KERN_WARNING
1528                 "SLUB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
1529                 nid, gfpflags);
1530         printk(KERN_WARNING "  cache: %s, object size: %d, buffer size: %d, "
1531                 "default order: %d, min order: %d\n", s->name, s->objsize,
1532                 s->size, oo_order(s->oo), oo_order(s->min));
1533
1534         for_each_online_node(node) {
1535                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1536                 unsigned long nr_slabs;
1537                 unsigned long nr_objs;
1538                 unsigned long nr_free;
1539
1540                 if (!n)
1541                         continue;
1542
1543                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
1544                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
1545                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
1546
1547                 printk(KERN_WARNING
1548                         "  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
1549                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
1550         }
1551 }
1552
1553 /*
1554  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
1555  * debugging duties.
1556  *
1557  * Interrupts are disabled.
1558  *
1559  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
1560  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
1561  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
1562  *
1563  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
1564  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
1565  * rest of the freelist to the lockless freelist.
1566  *
1567  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
1568  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
1569  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
1570  */
1571 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
1572                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
1573 {
1574         void **object;
1575         struct page *new;
1576
1577         /* We handle __GFP_ZERO in the caller */
1578         gfpflags &= ~__GFP_ZERO;
1579
1580         if (!c->page)
1581                 goto new_slab;
1582
1583         slab_lock(c->page);
1584         if (unlikely(!node_match(c, node)))
1585                 goto another_slab;
1586
1587         stat(c, ALLOC_REFILL);
1588
1589 load_freelist:
1590         object = c->page->freelist;
1591         if (unlikely(!object))
1592                 goto another_slab;
1593         if (unlikely(SLABDEBUG && PageSlubDebug(c->page)))
1594                 goto debug;
1595
1596         c->freelist = object[c->offset];
1597         c->page->inuse = c->page->objects;
1598         c->page->freelist = NULL;
1599         c->node = page_to_nid(c->page);
1600 unlock_out:
1601         slab_unlock(c->page);
1602         stat(c, ALLOC_SLOWPATH);
1603         return object;
1604
1605 another_slab:
1606         deactivate_slab(s, c);
1607
1608 new_slab:
1609         new = get_partial(s, gfpflags, node);
1610         if (new) {
1611                 c->page = new;
1612                 stat(c, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1613                 goto load_freelist;
1614         }
1615
1616         if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1617                 local_irq_enable();
1618
1619         new = new_slab(s, gfpflags, node);
1620
1621         if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1622                 local_irq_disable();
1623
1624         if (new) {
1625                 c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1626                 stat(c, ALLOC_SLAB);
1627                 if (c->page)
1628                         flush_slab(s, c);
1629                 slab_lock(new);
1630                 __SetPageSlubFrozen(new);
1631                 c->page = new;
1632                 goto load_freelist;
1633         }
1634         if (!(gfpflags & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1635                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
1636         return NULL;
1637 debug:
1638         if (!alloc_debug_processing(s, c->page, object, addr))
1639                 goto another_slab;
1640
1641         c->page->inuse++;
1642         c->page->freelist = object[c->offset];
1643         c->node = -1;
1644         goto unlock_out;
1645 }
1646
1647 /*
1648  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
1649  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
1650  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
1651  *
1652  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
1653  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
1654  *
1655  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
1656  */
1657 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
1658                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
1659 {
1660         void **object;
1661         struct kmem_cache_cpu *c;
1662         unsigned long flags;
1663         unsigned int objsize;
1664
1665         lockdep_trace_alloc(gfpflags);
1666         might_sleep_if(gfpflags & __GFP_WAIT);
1667
1668         if (should_failslab(s->objsize, gfpflags))
1669                 return NULL;
1670
1671         local_irq_save(flags);
1672         c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1673         objsize = c->objsize;
1674         if (unlikely(!c->freelist || !node_match(c, node)))
1675
1676                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
1677
1678         else {
1679                 object = c->freelist;
1680                 c->freelist = object[c->offset];
1681                 stat(c, ALLOC_FASTPATH);
1682         }
1683         local_irq_restore(flags);
1684
1685         if (unlikely((gfpflags & __GFP_ZERO) && object))
1686                 memset(object, 0, objsize);
1687
1688         return object;
1689 }
1690
1691 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1692 {
1693         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, -1, _RET_IP_);
1694
1695         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->objsize, s->size, gfpflags);
1696
1697         return ret;
1698 }
1699 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1700
1701 #ifdef CONFIG_KMEMTRACE
1702 void *kmem_cache_alloc_notrace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1703 {
1704         return slab_alloc(s, gfpflags, -1, _RET_IP_);
1705 }
1706 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_notrace);
1707 #endif
1708
1709 #ifdef CONFIG_NUMA
1710 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
1711 {
1712         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
1713
1714         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
1715                                     s->objsize, s->size, gfpflags, node);
1716
1717         return ret;
1718 }
1719 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
1720 #endif
1721
1722 #ifdef CONFIG_KMEMTRACE
1723 void *kmem_cache_alloc_node_notrace(struct kmem_cache *s,
1724                                     gfp_t gfpflags,
1725                                     int node)
1726 {
1727         return slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
1728 }
1729 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_notrace);
1730 #endif
1731
1732 /*
1733  * Slow patch handling. This may still be called frequently since objects
1734  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
1735  *
1736  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
1737  * lock and free the item. If there is no additional partial page
1738  * handling required then we can return immediately.
1739  */
1740 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1741                         void *x, unsigned long addr, unsigned int offset)
1742 {
1743         void *prior;
1744         void **object = (void *)x;
1745         struct kmem_cache_cpu *c;
1746
1747         c = get_cpu_slab(s, raw_smp_processor_id());
1748         stat(c, FREE_SLOWPATH);
1749         slab_lock(page);
1750
1751         if (unlikely(SLABDEBUG && PageSlubDebug(page)))
1752                 goto debug;
1753
1754 checks_ok:
1755         prior = object[offset] = page->freelist;
1756         page->freelist = object;
1757         page->inuse--;
1758
1759         if (unlikely(PageSlubFrozen(page))) {
1760                 stat(c, FREE_FROZEN);
1761                 goto out_unlock;
1762         }
1763
1764         if (unlikely(!page->inuse))
1765                 goto slab_empty;
1766
1767         /*
1768          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
1769          * then add it.
1770          */
1771         if (unlikely(!prior)) {
1772                 add_partial(get_node(s, page_to_nid(page)), page, 1);
1773                 stat(c, FREE_ADD_PARTIAL);
1774         }
1775
1776 out_unlock:
1777         slab_unlock(page);
1778         return;
1779
1780 slab_empty:
1781         if (prior) {
1782                 /*
1783                  * Slab still on the partial list.
1784                  */
1785                 remove_partial(s, page);
1786                 stat(c, FREE_REMOVE_PARTIAL);
1787         }
1788         slab_unlock(page);
1789         stat(c, FREE_SLAB);
1790         discard_slab(s, page);
1791         return;
1792
1793 debug:
1794         if (!free_debug_processing(s, page, x, addr))
1795                 goto out_unlock;
1796         goto checks_ok;
1797 }
1798
1799 /*
1800  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
1801  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
1802  *
1803  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
1804  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
1805  * the item before.
1806  *
1807  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
1808  * with all sorts of special processing.
1809  */
1810 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s,
1811                         struct page *page, void *x, unsigned long addr)
1812 {
1813         void **object = (void *)x;
1814         struct kmem_cache_cpu *c;
1815         unsigned long flags;
1816
1817         local_irq_save(flags);
1818         c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1819         debug_check_no_locks_freed(object, c->objsize);
1820         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1821                 debug_check_no_obj_freed(object, c->objsize);
1822         if (likely(page == c->page && c->node >= 0)) {
1823                 object[c->offset] = c->freelist;
1824                 c->freelist = object;
1825                 stat(c, FREE_FASTPATH);
1826         } else
1827                 __slab_free(s, page, x, addr, c->offset);
1828
1829         local_irq_restore(flags);
1830 }
1831
1832 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
1833 {
1834         struct page *page;
1835
1836         page = virt_to_head_page(x);
1837
1838         slab_free(s, page, x, _RET_IP_);
1839
1840         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
1841 }
1842 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
1843
1844 /* Figure out on which slab page the object resides */
1845 static struct page *get_object_page(const void *x)
1846 {
1847         struct page *page = virt_to_head_page(x);
1848
1849         if (!PageSlab(page))
1850                 return NULL;
1851
1852         return page;
1853 }
1854
1855 /*
1856  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
1857  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
1858  * get the required alignment by putting one properly sized object after
1859  * another.
1860  *
1861  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
1862  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
1863  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
1864  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
1865  * locking overhead.
1866  */
1867
1868 /*
1869  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
1870  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
1871  * and increases the number of allocations possible without having to
1872  * take the list_lock.
1873  */
1874 static int slub_min_order;
1875 static int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
1876 static int slub_min_objects;
1877
1878 /*
1879  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
1880  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
1881  */
1882 static int slub_nomerge;
1883
1884 /*
1885  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
1886  *
1887  * The order of allocation has significant impact on performance and other
1888  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
1889  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
1890  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
1891  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
1892  * would be wasted.
1893  *
1894  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
1895  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
1896  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
1897  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
1898  *
1899  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
1900  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
1901  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
1902  * of space in favor of a small page order.
1903  *
1904  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
1905  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
1906  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
1907  * the smallest order which will fit the object.
1908  */
1909 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
1910                                 int max_order, int fract_leftover)
1911 {
1912         int order;
1913         int rem;
1914         int min_order = slub_min_order;
1915
1916         if ((PAGE_SIZE << min_order) / size > MAX_OBJS_PER_PAGE)
1917                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
1918
1919         for (order = max(min_order,
1920                                 fls(min_objects * size - 1) - PAGE_SHIFT);
1921                         order <= max_order; order++) {
1922
1923                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
1924
1925                 if (slab_size < min_objects * size)
1926                         continue;
1927
1928                 rem = slab_size % size;
1929
1930                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
1931                         break;
1932
1933         }
1934
1935         return order;
1936 }
1937
1938 static inline int calculate_order(int size)
1939 {
1940         int order;
1941         int min_objects;
1942         int fraction;
1943         int max_objects;
1944
1945         /*
1946          * Attempt to find best configuration for a slab. This
1947          * works by first attempting to generate a layout with
1948          * the best configuration and backing off gradually.
1949          *
1950          * First we reduce the acceptable waste in a slab. Then
1951          * we reduce the minimum objects required in a slab.
1952          */
1953         min_objects = slub_min_objects;
1954         if (!min_objects)
1955                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
1956         max_objects = (PAGE_SIZE << slub_max_order)/size;
1957         min_objects = min(min_objects, max_objects);
1958
1959         while (min_objects > 1) {
1960                 fraction = 16;
1961                 while (fraction >= 4) {
1962                         order = slab_order(size, min_objects,
1963                                                 slub_max_order, fraction);
1964                         if (order <= slub_max_order)
1965                                 return order;
1966                         fraction /= 2;
1967                 }
1968                 min_objects --;
1969         }
1970
1971         /*
1972          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
1973          * lets see if we can place a single object there.
1974          */
1975         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1);
1976         if (order <= slub_max_order)
1977                 return order;
1978
1979         /*
1980          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
1981          */
1982         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1);
1983         if (order < MAX_ORDER)
1984                 return order;
1985         return -ENOSYS;
1986 }
1987
1988 /*
1989  * Figure out what the alignment of the objects will be.
1990  */
1991 static unsigned long calculate_alignment(unsigned long flags,
1992                 unsigned long align, unsigned long size)
1993 {
1994         /*
1995          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
1996          * suggestion if the object is sufficiently large.
1997          *
1998          * The hardware cache alignment cannot override the specified
1999          * alignment though. If that is greater then use it.
2000          */
2001         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2002                 unsigned long ralign = cache_line_size();
2003                 while (size <= ralign / 2)
2004                         ralign /= 2;
2005                 align = max(align, ralign);
2006         }
2007
2008         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
2009                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2010
2011         return ALIGN(align, sizeof(void *));
2012 }
2013
2014 static void init_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache *s,
2015                         struct kmem_cache_cpu *c)
2016 {
2017         c->page = NULL;
2018         c->freelist = NULL;
2019         c->node = 0;
2020         c->offset = s->offset / sizeof(void *);
2021         c->objsize = s->objsize;
2022 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
2023         memset(c->stat, 0, NR_SLUB_STAT_ITEMS * sizeof(unsigned));
2024 #endif
2025 }
2026
2027 static void
2028 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n, struct kmem_cache *s)
2029 {
2030         n->nr_partial = 0;
2031         spin_lock_init(&n->list_lock);
2032         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
2033 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2034         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
2035         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
2036         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
2037 #endif
2038 }
2039
2040 #ifdef CONFIG_SMP
2041 /*
2042  * Per cpu array for per cpu structures.
2043  *
2044  * The per cpu array places all kmem_cache_cpu structures from one processor
2045  * close together meaning that it becomes possible that multiple per cpu
2046  * structures are contained in one cacheline. This may be particularly
2047  * beneficial for the kmalloc caches.
2048  *
2049  * A desktop system typically has around 60-80 slabs. With 100 here we are
2050  * likely able to get per cpu structures for all caches from the array defined
2051  * here. We must be able to cover all kmalloc caches during bootstrap.
2052  *
2053  * If the per cpu array is exhausted then fall back to kmalloc
2054  * of individual cachelines. No sharing is possible then.
2055  */
2056 #define NR_KMEM_CACHE_CPU 100
2057
2058 static DEFINE_PER_CPU(struct kmem_cache_cpu,
2059                                 kmem_cache_cpu)[NR_KMEM_CACHE_CPU];
2060
2061 static DEFINE_PER_CPU(struct kmem_cache_cpu *, kmem_cache_cpu_free);
2062 static DECLARE_BITMAP(kmem_cach_cpu_free_init_once, CONFIG_NR_CPUS);
2063
2064 static struct kmem_cache_cpu *alloc_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache *s,
2065                                                         int cpu, gfp_t flags)
2066 {
2067         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu);
2068
2069         if (c)
2070                 per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu) =
2071                                 (void *)c->freelist;
2072         else {
2073                 /* Table overflow: So allocate ourselves */
2074                 c = kmalloc_node(
2075                         ALIGN(sizeof(struct kmem_cache_cpu), cache_line_size()),
2076                         flags, cpu_to_node(cpu));
2077                 if (!c)
2078                         return NULL;
2079         }
2080
2081         init_kmem_cache_cpu(s, c);
2082         return c;
2083 }
2084
2085 static void free_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache_cpu *c, int cpu)
2086 {
2087         if (c < per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu) ||
2088                         c >= per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu) + NR_KMEM_CACHE_CPU) {
2089                 kfree(c);
2090                 return;
2091         }
2092         c->freelist = (void *)per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu);
2093         per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu) = c;
2094 }
2095
2096 static void free_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2097 {
2098         int cpu;
2099
2100         for_each_online_cpu(cpu) {
2101                 struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
2102
2103                 if (c) {
2104                         s->cpu_slab[cpu] = NULL;
2105                         free_kmem_cache_cpu(c, cpu);
2106                 }
2107         }
2108 }
2109
2110 static int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
2111 {
2112         int cpu;
2113
2114         for_each_online_cpu(cpu) {
2115                 struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
2116
2117                 if (c)
2118                         continue;
2119
2120                 c = alloc_kmem_cache_cpu(s, cpu, flags);
2121                 if (!c) {
2122                         free_kmem_cache_cpus(s);
2123                         return 0;
2124                 }
2125                 s->cpu_slab[cpu] = c;
2126         }
2127         return 1;
2128 }
2129
2130 /*
2131  * Initialize the per cpu array.
2132  */
2133 static void init_alloc_cpu_cpu(int cpu)
2134 {
2135         int i;
2136
2137         if (cpumask_test_cpu(cpu, to_cpumask(kmem_cach_cpu_free_init_once)))
2138                 return;
2139
2140         for (i = NR_KMEM_CACHE_CPU - 1; i >= 0; i--)
2141                 free_kmem_cache_cpu(&per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu)[i], cpu);
2142
2143         cpumask_set_cpu(cpu, to_cpumask(kmem_cach_cpu_free_init_once));
2144 }
2145
2146 static void __init init_alloc_cpu(void)
2147 {
2148         int cpu;
2149
2150         for_each_online_cpu(cpu)
2151                 init_alloc_cpu_cpu(cpu);
2152   }
2153
2154 #else
2155 static inline void free_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s) {}
2156 static inline void init_alloc_cpu(void) {}
2157
2158 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
2159 {
2160         init_kmem_cache_cpu(s, &s->cpu_slab);
2161         return 1;
2162 }
2163 #endif
2164
2165 #ifdef CONFIG_NUMA
2166 /*
2167  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
2168  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
2169  * possible.
2170  *
2171  * Note that this function only works on the kmalloc_node_cache
2172  * when allocating for the kmalloc_node_cache. This is used for bootstrapping
2173  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
2174  */
2175 static void early_kmem_cache_node_alloc(gfp_t gfpflags, int node)
2176 {
2177         struct page *page;
2178         struct kmem_cache_node *n;
2179         unsigned long flags;
2180
2181         BUG_ON(kmalloc_caches->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
2182
2183         page = new_slab(kmalloc_caches, gfpflags, node);
2184
2185         BUG_ON(!page);
2186         if (page_to_nid(page) != node) {
2187                 printk(KERN_ERR "SLUB: Unable to allocate memory from "
2188                                 "node %d\n", node);
2189                 printk(KERN_ERR "SLUB: Allocating a useless per node structure "
2190                                 "in order to be able to continue\n");
2191         }
2192
2193         n = page->freelist;
2194         BUG_ON(!n);
2195         page->freelist = get_freepointer(kmalloc_caches, n);
2196         page->inuse++;
2197         kmalloc_caches->node[node] = n;
2198 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2199         init_object(kmalloc_caches, n, 1);
2200         init_tracking(kmalloc_caches, n);
2201 #endif
2202         init_kmem_cache_node(n, kmalloc_caches);
2203         inc_slabs_node(kmalloc_caches, node, page->objects);
2204
2205         /*
2206          * lockdep requires consistent irq usage for each lock
2207          * so even though there cannot be a race this early in
2208          * the boot sequence, we still disable irqs.
2209          */
2210         local_irq_save(flags);
2211         add_partial(n, page, 0);
2212         local_irq_restore(flags);
2213 }
2214
2215 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2216 {
2217         int node;
2218
2219         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2220                 struct kmem_cache_node *n = s->node[node];
2221                 if (n && n != &s->local_node)
2222                         kmem_cache_free(kmalloc_caches, n);
2223                 s->node[node] = NULL;
2224         }
2225 }
2226
2227 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2228 {
2229         int node;
2230         int local_node;
2231
2232         if (slab_state >= UP)
2233                 local_node = page_to_nid(virt_to_page(s));
2234         else
2235                 local_node = 0;
2236
2237         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2238                 struct kmem_cache_node *n;
2239
2240                 if (local_node == node)
2241                         n = &s->local_node;
2242                 else {
2243                         if (slab_state == DOWN) {
2244                                 early_kmem_cache_node_alloc(gfpflags, node);
2245                                 continue;
2246                         }
2247                         n = kmem_cache_alloc_node(kmalloc_caches,
2248                                                         gfpflags, node);
2249
2250                         if (!n) {
2251                                 free_kmem_cache_nodes(s);
2252                                 return 0;
2253                         }
2254
2255                 }
2256                 s->node[node] = n;
2257                 init_kmem_cache_node(n, s);
2258         }
2259         return 1;
2260 }
2261 #else
2262 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2263 {
2264 }
2265
2266 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2267 {
2268         init_kmem_cache_node(&s->local_node, s);
2269         return 1;
2270 }
2271 #endif
2272
2273 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
2274 {
2275         if (min < MIN_PARTIAL)
2276                 min = MIN_PARTIAL;
2277         else if (min > MAX_PARTIAL)
2278                 min = MAX_PARTIAL;
2279         s->min_partial = min;
2280 }
2281
2282 /*
2283  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
2284  * a slab object.
2285  */
2286 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
2287 {
2288         unsigned long flags = s->flags;
2289         unsigned long size = s->objsize;
2290         unsigned long align = s->align;
2291         int order;
2292
2293         /*
2294          * Round up object size to the next word boundary. We can only
2295          * place the free pointer at word boundaries and this determines
2296          * the possible location of the free pointer.
2297          */
2298         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
2299
2300 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2301         /*
2302          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
2303          * the slab may touch the object after free or before allocation
2304          * then we should never poison the object itself.
2305          */
2306         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) &&
2307                         !s->ctor)
2308                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
2309         else
2310                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
2311
2312
2313         /*
2314          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
2315          * end of the object and the free pointer. If not then add an
2316          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
2317          */
2318         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->objsize)
2319                 size += sizeof(void *);
2320 #endif
2321
2322         /*
2323          * With that we have determined the number of bytes in actual use
2324          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
2325          */
2326         s->inuse = size;
2327
2328         if (((flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
2329                 s->ctor)) {
2330                 /*
2331                  * Relocate free pointer after the object if it is not
2332                  * permitted to overwrite the first word of the object on
2333                  * kmem_cache_free.
2334                  *
2335                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
2336                  * destructor or are poisoning the objects.
2337                  */
2338                 s->offset = size;
2339                 size += sizeof(void *);
2340         }
2341
2342 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2343         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2344                 /*
2345                  * Need to store information about allocs and frees after
2346                  * the object.
2347                  */
2348                 size += 2 * sizeof(struct track);
2349
2350         if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2351                 /*
2352                  * Add some empty padding so that we can catch
2353                  * overwrites from earlier objects rather than let
2354                  * tracking information or the free pointer be
2355                  * corrupted if a user writes before the start
2356                  * of the object.
2357                  */
2358                 size += sizeof(void *);
2359 #endif
2360
2361         /*
2362          * Determine the alignment based on various parameters that the
2363          * user specified and the dynamic determination of cache line size
2364          * on bootup.
2365          */
2366         align = calculate_alignment(flags, align, s->objsize);
2367
2368         /*
2369          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
2370          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
2371          * each object to conform to the alignment.
2372          */
2373         size = ALIGN(size, align);
2374         s->size = size;
2375         if (forced_order >= 0)
2376                 order = forced_order;
2377         else
2378                 order = calculate_order(size);
2379
2380         if (order < 0)
2381                 return 0;
2382
2383         s->allocflags = 0;
2384         if (order)
2385                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
2386
2387         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
2388                 s->allocflags |= SLUB_DMA;
2389
2390         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2391                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2392
2393         /*
2394          * Determine the number of objects per slab
2395          */
2396         s->oo = oo_make(order, size);
2397         s->min = oo_make(get_order(size), size);
2398         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
2399                 s->max = s->oo;
2400
2401         return !!oo_objects(s->oo);
2402
2403 }
2404
2405 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags,
2406                 const char *name, size_t size,
2407                 size_t align, unsigned long flags,
2408                 void (*ctor)(void *))
2409 {
2410         memset(s, 0, kmem_size);
2411         s->name = name;
2412         s->ctor = ctor;
2413         s->objsize = size;
2414         s->align = align;
2415         s->flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, ctor);
2416
2417         if (!calculate_sizes(s, -1))
2418                 goto error;
2419
2420         /*
2421          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
2422          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
2423          */
2424         set_min_partial(s, ilog2(s->size));
2425         s->refcount = 1;
2426 #ifdef CONFIG_NUMA
2427         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
2428 #endif
2429         if (!init_kmem_cache_nodes(s, gfpflags & ~SLUB_DMA))
2430                 goto error;
2431
2432         if (alloc_kmem_cache_cpus(s, gfpflags & ~SLUB_DMA))
2433                 return 1;
2434         free_kmem_cache_nodes(s);
2435 error:
2436         if (flags & SLAB_PANIC)
2437                 panic("Cannot create slab %s size=%lu realsize=%u "
2438                         "order=%u offset=%u flags=%lx\n",
2439                         s->name, (unsigned long)size, s->size, oo_order(s->oo),
2440                         s->offset, flags);
2441         return 0;
2442 }
2443
2444 /*
2445  * Check if a given pointer is valid
2446  */
2447 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *s, const void *object)
2448 {
2449         struct page *page;
2450
2451         page = get_object_page(object);
2452
2453         if (!page || s != page->slab)
2454                 /* No slab or wrong slab */
2455                 return 0;
2456
2457         if (!check_valid_pointer(s, page, object))
2458                 return 0;
2459
2460         /*
2461          * We could also check if the object is on the slabs freelist.
2462          * But this would be too expensive and it seems that the main
2463          * purpose of kmem_ptr_valid() is to check if the object belongs
2464          * to a certain slab.
2465          */
2466         return 1;
2467 }
2468 EXPORT_SYMBOL(kmem_ptr_validate);
2469
2470 /*
2471  * Determine the size of a slab object
2472  */
2473 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
2474 {
2475         return s->objsize;
2476 }
2477 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
2478
2479 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *s)
2480 {
2481         return s->name;
2482 }
2483 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_name);
2484
2485 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2486                                                         const char *text)
2487 {
2488 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2489         void *addr = page_address(page);
2490         void *p;
2491         DECLARE_BITMAP(map, page->objects);
2492
2493         bitmap_zero(map, page->objects);
2494         slab_err(s, page, "%s", text);
2495         slab_lock(page);
2496         for_each_free_object(p, s, page->freelist)
2497                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
2498
2499         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
2500
2501                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map)) {
2502                         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu\n",
2503                                                         p, p - addr);
2504                         print_tracking(s, p);
2505                 }
2506         }
2507         slab_unlock(page);
2508 #endif
2509 }
2510
2511 /*
2512  * Attempt to free all partial slabs on a node.
2513  */
2514 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
2515 {
2516         unsigned long flags;
2517         struct page *page, *h;
2518
2519         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2520         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, lru) {
2521                 if (!page->inuse) {
2522                         list_del(&page->lru);
2523                         discard_slab(s, page);
2524                         n->nr_partial--;
2525                 } else {
2526                         list_slab_objects(s, page,
2527                                 "Objects remaining on kmem_cache_close()");
2528                 }
2529         }
2530         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2531 }
2532
2533 /*
2534  * Release all resources used by a slab cache.
2535  */
2536 static inline int kmem_cache_close(struct kmem_cache *s)
2537 {
2538         int node;
2539
2540         flush_all(s);
2541
2542         /* Attempt to free all objects */
2543         free_kmem_cache_cpus(s);
2544         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2545                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
2546
2547                 free_partial(s, n);
2548                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
2549                         return 1;
2550         }
2551         free_kmem_cache_nodes(s);
2552         return 0;
2553 }
2554
2555 /*
2556  * Close a cache and release the kmem_cache structure
2557  * (must be used for caches created using kmem_cache_create)
2558  */
2559 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
2560 {
2561         down_write(&slub_lock);
2562         s->refcount--;
2563         if (!s->refcount) {
2564                 list_del(&s->list);
2565                 up_write(&slub_lock);
2566                 if (kmem_cache_close(s)) {
2567                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: %s called for cache that "
2568                                 "still has objects.\n", s->name, __func__);
2569                         dump_stack();
2570                 }
2571                 sysfs_slab_remove(s);
2572         } else
2573                 up_write(&slub_lock);
2574 }
2575 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2576
2577 /********************************************************************
2578  *              Kmalloc subsystem
2579  *******************************************************************/
2580
2581 struct kmem_cache kmalloc_caches[SLUB_PAGE_SHIFT] __cacheline_aligned;
2582 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
2583
2584 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
2585 {
2586         get_option(&str, &slub_min_order);
2587
2588         return 1;
2589 }
2590
2591 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
2592
2593 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
2594 {
2595         get_option(&str, &slub_max_order);
2596         slub_max_order = min(slub_max_order, MAX_ORDER - 1);
2597
2598         return 1;
2599 }
2600
2601 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
2602
2603 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
2604 {
2605         get_option(&str, &slub_min_objects);
2606
2607         return 1;
2608 }
2609
2610 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
2611
2612 static int __init setup_slub_nomerge(char *str)
2613 {
2614         slub_nomerge = 1;
2615         return 1;
2616 }
2617
2618 __setup("slub_nomerge", setup_slub_nomerge);
2619
2620 static struct kmem_cache *create_kmalloc_cache(struct kmem_cache *s,
2621                 const char *name, int size, gfp_t gfp_flags)
2622 {
2623         unsigned int flags = 0;
2624
2625         if (gfp_flags & SLUB_DMA)
2626                 flags = SLAB_CACHE_DMA;
2627
2628         down_write(&slub_lock);
2629         if (!kmem_cache_open(s, gfp_flags, name, size, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
2630                                                                 flags, NULL))
2631                 goto panic;
2632
2633         list_add(&s->list, &slab_caches);
2634         up_write(&slub_lock);
2635         if (sysfs_slab_add(s))
2636                 goto panic;
2637         return s;
2638
2639 panic:
2640         panic("Creation of kmalloc slab %s size=%d failed.\n", name, size);
2641 }
2642
2643 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2644 static struct kmem_cache *kmalloc_caches_dma[SLUB_PAGE_SHIFT];
2645
2646 static void sysfs_add_func(struct work_struct *w)
2647 {
2648         struct kmem_cache *s;
2649
2650         down_write(&slub_lock);
2651         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2652                 if (s->flags & __SYSFS_ADD_DEFERRED) {
2653                         s->flags &= ~__SYSFS_ADD_DEFERRED;
2654                         sysfs_slab_add(s);
2655                 }
2656         }
2657         up_write(&slub_lock);
2658 }
2659
2660 static DECLARE_WORK(sysfs_add_work, sysfs_add_func);
2661
2662 static noinline struct kmem_cache *dma_kmalloc_cache(int index, gfp_t flags)
2663 {
2664         struct kmem_cache *s;
2665         char *text;
2666         size_t realsize;
2667
2668         s = kmalloc_caches_dma[index];
2669         if (s)
2670                 return s;
2671
2672         /* Dynamically create dma cache */
2673         if (flags & __GFP_WAIT)
2674                 down_write(&slub_lock);
2675         else {
2676                 if (!down_write_trylock(&slub_lock))
2677                         goto out;
2678         }
2679
2680         if (kmalloc_caches_dma[index])
2681                 goto unlock_out;
2682
2683         realsize = kmalloc_caches[index].objsize;
2684         text = kasprintf(flags & ~SLUB_DMA, "kmalloc_dma-%d",
2685                          (unsigned int)realsize);
2686         s = kmalloc(kmem_size, flags & ~SLUB_DMA);
2687
2688         if (!s || !text || !kmem_cache_open(s, flags, text,
2689                         realsize, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
2690                         SLAB_CACHE_DMA|__SYSFS_ADD_DEFERRED, NULL)) {
2691                 kfree(s);
2692                 kfree(text);
2693                 goto unlock_out;
2694         }
2695
2696         list_add(&s->list, &slab_caches);
2697         kmalloc_caches_dma[index] = s;
2698
2699         schedule_work(&sysfs_add_work);
2700
2701 unlock_out:
2702         up_write(&slub_lock);
2703 out:
2704         return kmalloc_caches_dma[index];
2705 }
2706 #endif
2707
2708 /*
2709  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
2710  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
2711  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
2712  * fls.
2713  */
2714 static s8 size_index[24] = {
2715         3,      /* 8 */
2716         4,      /* 16 */
2717         5,      /* 24 */
2718         5,      /* 32 */
2719         6,      /* 40 */
2720         6,      /* 48 */
2721         6,      /* 56 */
2722         6,      /* 64 */
2723         1,      /* 72 */
2724         1,      /* 80 */
2725         1,      /* 88 */
2726         1,      /* 96 */
2727         7,      /* 104 */
2728         7,      /* 112 */
2729         7,      /* 120 */
2730         7,      /* 128 */
2731         2,      /* 136 */
2732         2,      /* 144 */
2733         2,      /* 152 */
2734         2,      /* 160 */
2735         2,      /* 168 */
2736         2,      /* 176 */
2737         2,      /* 184 */
2738         2       /* 192 */
2739 };
2740
2741 static struct kmem_cache *get_slab(size_t size, gfp_t flags)
2742 {
2743         int index;
2744
2745         if (size <= 192) {
2746                 if (!size)
2747                         return ZERO_SIZE_PTR;
2748
2749                 index = size_index[(size - 1) / 8];
2750         } else
2751                 index = fls(size - 1);
2752
2753 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2754         if (unlikely((flags & SLUB_DMA)))
2755                 return dma_kmalloc_cache(index, flags);
2756
2757 #endif
2758         return &kmalloc_caches[index];
2759 }
2760
2761 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
2762 {
2763         struct kmem_cache *s;
2764         void *ret;
2765
2766         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
2767                 return kmalloc_large(size, flags);
2768
2769         s = get_slab(size, flags);
2770
2771         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2772                 return s;
2773
2774         ret = slab_alloc(s, flags, -1, _RET_IP_);
2775
2776         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
2777
2778         return ret;
2779 }
2780 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
2781
2782 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
2783 {
2784         struct page *page = alloc_pages_node(node, flags | __GFP_COMP,
2785                                                 get_order(size));
2786
2787         if (page)
2788                 return page_address(page);
2789         else
2790                 return NULL;
2791 }
2792
2793 #ifdef CONFIG_NUMA
2794 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
2795 {
2796         struct kmem_cache *s;
2797         void *ret;
2798
2799         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE)) {
2800                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
2801
2802                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2803                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
2804                                    flags, node);
2805
2806                 return ret;
2807         }
2808
2809         s = get_slab(size, flags);
2810
2811         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2812                 return s;
2813
2814         ret = slab_alloc(s, flags, node, _RET_IP_);
2815
2816         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
2817
2818         return ret;
2819 }
2820 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
2821 #endif
2822
2823 size_t ksize(const void *object)
2824 {
2825         struct page *page;
2826         struct kmem_cache *s;
2827
2828         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
2829                 return 0;
2830
2831         page = virt_to_head_page(object);
2832
2833         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
2834                 WARN_ON(!PageCompound(page));
2835                 return PAGE_SIZE << compound_order(page);
2836         }
2837         s = page->slab;
2838
2839 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2840         /*
2841          * Debugging requires use of the padding between object
2842          * and whatever may come after it.
2843          */
2844         if (s->flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON))
2845                 return s->objsize;
2846
2847 #endif
2848         /*
2849          * If we have the need to store the freelist pointer
2850          * back there or track user information then we can
2851          * only use the space before that information.
2852          */
2853         if (s->flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_STORE_USER))
2854                 return s->inuse;
2855         /*
2856          * Else we can use all the padding etc for the allocation
2857          */
2858         return s->size;
2859 }
2860 EXPORT_SYMBOL(ksize);
2861
2862 void kfree(const void *x)
2863 {
2864         struct page *page;
2865         void *object = (void *)x;
2866
2867         trace_kfree(_RET_IP_, x);
2868
2869         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
2870                 return;
2871
2872         page = virt_to_head_page(x);
2873         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
2874                 BUG_ON(!PageCompound(page));
2875                 put_page(page);
2876                 return;
2877         }
2878         slab_free(page->slab, page, object, _RET_IP_);
2879 }
2880 EXPORT_SYMBOL(kfree);
2881
2882 /*
2883  * kmem_cache_shrink removes empty slabs from the partial lists and sorts
2884  * the remaining slabs by the number of items in use. The slabs with the
2885  * most items in use come first. New allocations will then fill those up
2886  * and thus they can be removed from the partial lists.
2887  *
2888  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
2889  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
2890  * are freed in them.
2891  */
2892 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
2893 {
2894         int node;
2895         int i;
2896         struct kmem_cache_node *n;
2897         struct page *page;
2898         struct page *t;
2899         int objects = oo_objects(s->max);
2900         struct list_head *slabs_by_inuse =
2901                 kmalloc(sizeof(struct list_head) * objects, GFP_KERNEL);
2902         unsigned long flags;
2903
2904         if (!slabs_by_inuse)
2905                 return -ENOMEM;
2906
2907         flush_all(s);
2908         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2909                 n = get_node(s, node);
2910
2911                 if (!n->nr_partial)
2912                         continue;
2913
2914                 for (i = 0; i < objects; i++)
2915                         INIT_LIST_HEAD(slabs_by_inuse + i);
2916
2917                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2918
2919                 /*
2920                  * Build lists indexed by the items in use in each slab.
2921                  *
2922                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
2923                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
2924                  */
2925                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, lru) {
2926                         if (!page->inuse && slab_trylock(page)) {
2927                                 /*
2928                                  * Must hold slab lock here because slab_free
2929                                  * may have freed the last object and be
2930                                  * waiting to release the slab.
2931                                  */
2932                                 list_del(&page->lru);
2933                                 n->nr_partial--;
2934                                 slab_unlock(page);
2935                                 discard_slab(s, page);
2936                         } else {
2937                                 list_move(&page->lru,
2938                                 slabs_by_inuse + page->inuse);
2939                         }
2940                 }
2941
2942                 /*
2943                  * Rebuild the partial list with the slabs filled up most
2944                  * first and the least used slabs at the end.
2945                  */
2946                 for (i = objects - 1; i >= 0; i--)
2947                         list_splice(slabs_by_inuse + i, n->partial.prev);
2948
2949                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2950         }
2951
2952         kfree(slabs_by_inuse);
2953         return 0;
2954 }
2955 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2956
2957 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
2958 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
2959 {
2960         struct kmem_cache *s;
2961
2962         down_read(&slub_lock);
2963         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
2964                 kmem_cache_shrink(s);
2965         up_read(&slub_lock);
2966
2967         return 0;
2968 }
2969
2970 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
2971 {
2972         struct kmem_cache_node *n;
2973         struct kmem_cache *s;
2974         struct memory_notify *marg = arg;
2975         int offline_node;
2976
2977         offline_node = marg->status_change_nid;
2978
2979         /*
2980          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
2981          * for it yet.
2982          */
2983         if (offline_node < 0)
2984                 return;
2985
2986         down_read(&slub_lock);
2987         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2988                 n = get_node(s, offline_node);
2989                 if (n) {
2990                         /*
2991                          * if n->nr_slabs > 0, slabs still exist on the node
2992                          * that is going down. We were unable to free them,
2993                          * and offline_pages() function shoudn't call this
2994                          * callback. So, we must fail.
2995                          */
2996                         BUG_ON(slabs_node(s, offline_node));
2997
2998                         s->node[offline_node] = NULL;
2999                         kmem_cache_free(kmalloc_caches, n);
3000                 }
3001         }
3002         up_read(&slub_lock);
3003 }
3004
3005 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
3006 {
3007         struct kmem_cache_node *n;
3008         struct kmem_cache *s;
3009         struct memory_notify *marg = arg;
3010         int nid = marg->status_change_nid;
3011         int ret = 0;
3012
3013         /*
3014          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
3015          * already created. Nothing to do.
3016          */
3017         if (nid < 0)
3018                 return 0;
3019
3020         /*
3021          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
3022          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
3023          * online.
3024          */
3025         down_read(&slub_lock);
3026         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3027                 /*
3028                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
3029                  *      since memory is not yet available from the node that
3030                  *      is brought up.
3031                  */
3032                 n = kmem_cache_alloc(kmalloc_caches, GFP_KERNEL);
3033                 if (!n) {
3034                         ret = -ENOMEM;
3035                         goto out;
3036                 }
3037                 init_kmem_cache_node(n, s);
3038                 s->node[nid] = n;
3039         }
3040 out:
3041         up_read(&slub_lock);
3042         return ret;
3043 }
3044
3045 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
3046                                 unsigned long action, void *arg)
3047 {
3048         int ret = 0;
3049
3050         switch (action) {
3051         case MEM_GOING_ONLINE:
3052                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
3053                 break;
3054         case MEM_GOING_OFFLINE:
3055                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
3056                 break;
3057         case MEM_OFFLINE:
3058         case MEM_CANCEL_ONLINE:
3059                 slab_mem_offline_callback(arg);
3060                 break;
3061         case MEM_ONLINE:
3062         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
3063                 break;
3064         }
3065         if (ret)
3066                 ret = notifier_from_errno(ret);
3067         else
3068                 ret = NOTIFY_OK;
3069         return ret;
3070 }
3071
3072 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
3073
3074 /********************************************************************
3075  *                      Basic setup of slabs
3076  *******************************************************************/
3077
3078 void __init kmem_cache_init(void)
3079 {
3080         int i;
3081         int caches = 0;
3082
3083         init_alloc_cpu();
3084
3085 #ifdef CONFIG_NUMA
3086         /*
3087          * Must first have the slab cache available for the allocations of the
3088          * struct kmem_cache_node's. There is special bootstrap code in
3089          * kmem_cache_open for slab_state == DOWN.
3090          */
3091         create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[0], "kmem_cache_node",
3092                 sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_KERNEL);
3093         kmalloc_caches[0].refcount = -1;
3094         caches++;
3095
3096         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
3097 #endif
3098
3099         /* Able to allocate the per node structures */
3100         slab_state = PARTIAL;
3101
3102         /* Caches that are not of the two-to-the-power-of size */
3103         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64) {
3104                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[1],
3105                                 "kmalloc-96", 96, GFP_KERNEL);
3106                 caches++;
3107                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[2],
3108                                 "kmalloc-192", 192, GFP_KERNEL);
3109                 caches++;
3110         }
3111
3112         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i < SLUB_PAGE_SHIFT; i++) {
3113                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[i],
3114                         "kmalloc", 1 << i, GFP_KERNEL);
3115                 caches++;
3116         }
3117
3118
3119         /*
3120          * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
3121          * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
3122          * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
3123          *
3124          * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
3125          * handle the index determination for the smaller caches.
3126          *
3127          * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
3128          * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
3129          */
3130         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
3131                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
3132
3133         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8)
3134                 size_index[(i - 1) / 8] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
3135
3136         if (KMALLOC_MIN_SIZE == 128) {
3137                 /*
3138                  * The 192 byte sized cache is not used if the alignment
3139                  * is 128 byte. Redirect kmalloc to use the 256 byte cache
3140                  * instead.
3141                  */
3142                 for (i = 128 + 8; i <= 192; i += 8)
3143                         size_index[(i - 1) / 8] = 8;
3144         }
3145
3146         slab_state = UP;
3147
3148         /* Provide the correct kmalloc names now that the caches are up */
3149         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i < SLUB_PAGE_SHIFT; i++)
3150                 kmalloc_caches[i]. name =
3151                         kasprintf(GFP_KERNEL, "kmalloc-%d", 1 << i);
3152
3153 #ifdef CONFIG_SMP
3154         register_cpu_notifier(&slab_notifier);
3155         kmem_size = offsetof(struct kmem_cache, cpu_slab) +
3156                                 nr_cpu_ids * sizeof(struct kmem_cache_cpu *);
3157 #else
3158         kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
3159 #endif
3160
3161         printk(KERN_INFO
3162                 "SLUB: Genslabs=%d, HWalign=%d, Order=%d-%d, MinObjects=%d,"
3163                 " CPUs=%d, Nodes=%d\n",
3164                 caches, cache_line_size(),
3165                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
3166                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
3167 }
3168
3169 /*
3170  * Find a mergeable slab cache
3171  */
3172 static int slab_unmergeable(struct kmem_cache *s)
3173 {
3174         if (slub_nomerge || (s->flags & SLUB_NEVER_MERGE))
3175                 return 1;
3176
3177         if (s->ctor)
3178                 return 1;
3179
3180         /*
3181          * We may have set a slab to be unmergeable during bootstrap.
3182          */
3183         if (s->refcount < 0)
3184                 return 1;
3185
3186         return 0;
3187 }
3188
3189 static struct kmem_cache *find_mergeable(size_t size,
3190                 size_t align, unsigned long flags, const char *name,
3191                 void (*ctor)(void *))
3192 {
3193         struct kmem_cache *s;
3194
3195         if (slub_nomerge || (flags & SLUB_NEVER_MERGE))
3196                 return NULL;
3197
3198         if (ctor)
3199                 return NULL;
3200
3201         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
3202         align = calculate_alignment(flags, align, size);
3203         size = ALIGN(size, align);
3204         flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, NULL);
3205
3206         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3207                 if (slab_unmergeable(s))
3208                         continue;
3209
3210                 if (size > s->size)
3211                         continue;
3212
3213                 if ((flags & SLUB_MERGE_SAME) != (s->flags & SLUB_MERGE_SAME))
3214                                 continue;
3215                 /*
3216                  * Check if alignment is compatible.
3217                  * Courtesy of Adrian Drzewiecki
3218                  */
3219                 if ((s->size & ~(align - 1)) != s->size)
3220                         continue;
3221
3222                 if (s->size - size >= sizeof(void *))
3223                         continue;
3224
3225                 return s;
3226         }
3227         return NULL;
3228 }
3229
3230 struct kmem_cache *kmem_cache_create(const char *name, size_t size,
3231                 size_t align, unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
3232 {
3233         struct kmem_cache *s;
3234
3235         down_write(&slub_lock);
3236         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
3237         if (s) {
3238                 int cpu;
3239
3240                 s->refcount++;
3241                 /*
3242                  * Adjust the object sizes so that we clear
3243                  * the complete object on kzalloc.
3244                  */
3245                 s->objsize = max(s->objsize, (int)size);
3246
3247                 /*
3248                  * And then we need to update the object size in the
3249                  * per cpu structures
3250                  */
3251                 for_each_online_cpu(cpu)
3252                         get_cpu_slab(s, cpu)->objsize = s->objsize;
3253
3254                 s->inuse = max_t(int, s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
3255                 up_write(&slub_lock);
3256
3257                 if (sysfs_slab_alias(s, name)) {
3258                         down_write(&slub_lock);
3259                         s->refcount--;
3260                         up_write(&slub_lock);
3261                         goto err;
3262                 }
3263                 return s;
3264         }
3265
3266         s = kmalloc(kmem_size, GFP_KERNEL);
3267         if (s) {
3268                 if (kmem_cache_open(s, GFP_KERNEL, name,
3269                                 size, align, flags, ctor)) {
3270                         list_add(&s->list, &slab_caches);
3271                         up_write(&slub_lock);
3272                         if (sysfs_slab_add(s)) {
3273                                 down_write(&slub_lock);
3274                                 list_del(&s->list);
3275                                 up_write(&slub_lock);
3276                                 kfree(s);
3277                                 goto err;
3278                         }
3279                         return s;
3280                 }
3281                 kfree(s);
3282         }
3283         up_write(&slub_lock);
3284
3285 err:
3286         if (flags & SLAB_PANIC)
3287                 panic("Cannot create slabcache %s\n", name);
3288         else
3289                 s = NULL;
3290         return s;
3291 }
3292 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
3293
3294 #ifdef CONFIG_SMP
3295 /*
3296  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
3297  * necessary.
3298  */
3299 static int __cpuinit slab_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3300                 unsigned long action, void *hcpu)
3301 {
3302         long cpu = (long)hcpu;
3303         struct kmem_cache *s;
3304         unsigned long flags;
3305
3306         switch (action) {
3307         case CPU_UP_PREPARE:
3308         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3309                 init_alloc_cpu_cpu(cpu);
3310                 down_read(&slub_lock);
3311                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
3312                         s->cpu_slab[cpu] = alloc_kmem_cache_cpu(s, cpu,
3313                                                         GFP_KERNEL);
3314                 up_read(&slub_lock);
3315                 break;
3316
3317         case CPU_UP_CANCELED:
3318         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3319         case CPU_DEAD:
3320         case CPU_DEAD_FROZEN:
3321                 down_read(&slub_lock);
3322                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3323                         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
3324
3325                         local_irq_save(flags);
3326                         __flush_cpu_slab(s, cpu);
3327                         local_irq_restore(flags);
3328                         free_kmem_cache_cpu(c, cpu);
3329                         s->cpu_slab[cpu] = NULL;
3330                 }
3331                 up_read(&slub_lock);
3332                 break;
3333         default:
3334                 break;
3335         }
3336         return NOTIFY_OK;
3337 }
3338
3339 static struct notifier_block __cpuinitdata slab_notifier = {
3340         .notifier_call = slab_cpuup_callback
3341 };
3342
3343 #endif
3344
3345 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags, unsigned long caller)
3346 {
3347         struct kmem_cache *s;
3348         void *ret;
3349
3350         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
3351                 return kmalloc_large(size, gfpflags);
3352
3353         s = get_slab(size, gfpflags);
3354
3355         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3356                 return s;
3357
3358         ret = slab_alloc(s, gfpflags, -1, caller);
3359
3360         /* Honor the call site pointer we recieved. */
3361         trace_kmalloc(caller, ret, size, s->size, gfpflags);
3362
3363         return ret;
3364 }
3365
3366 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags,
3367                                         int node, unsigned long caller)
3368 {
3369         struct kmem_cache *s;
3370         void *ret;
3371
3372         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
3373                 return kmalloc_large_node(size, gfpflags, node);
3374
3375         s = get_slab(size, gfpflags);
3376
3377         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3378                 return s;
3379
3380         ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, caller);
3381
3382         /* Honor the call site pointer we recieved. */
3383         trace_kmalloc_node(caller, ret, size, s->size, gfpflags, node);
3384
3385         return ret;
3386 }
3387
3388 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3389 static int count_inuse(struct page *page)
3390 {
3391         return page->inuse;
3392 }
3393
3394 static int count_total(struct page *page)
3395 {
3396         return page->objects;
3397 }
3398
3399 static int validate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3400                                                 unsigned long *map)
3401 {
3402         void *p;
3403         void *addr = page_address(page);
3404
3405         if (!check_slab(s, page) ||
3406                         !on_freelist(s, page, NULL))
3407                 return 0;
3408
3409         /* Now we know that a valid freelist exists */
3410         bitmap_zero(map, page->objects);
3411
3412         for_each_free_object(p, s, page->freelist) {
3413                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
3414                 if (!check_object(s, page, p, 0))
3415                         return 0;
3416         }
3417
3418         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
3419                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
3420                         if (!check_object(s, page, p, 1))
3421                                 return 0;
3422         return 1;
3423 }
3424
3425 static void validate_slab_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3426                                                 unsigned long *map)
3427 {
3428         if (slab_trylock(page)) {
3429                 validate_slab(s, page, map);
3430                 slab_unlock(page);
3431         } else
3432                 printk(KERN_INFO "SLUB %s: Skipped busy slab 0x%p\n",
3433                         s->name, page);
3434
3435         if (s->flags & DEBUG_DEFAULT_FLAGS) {
3436                 if (!PageSlubDebug(page))
3437                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: SlubDebug not set "
3438                                 "on slab 0x%p\n", s->name, page);
3439         } else {
3440                 if (PageSlubDebug(page))
3441                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: SlubDebug set on "
3442                                 "slab 0x%p\n", s->name, page);
3443         }
3444 }
3445
3446 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
3447                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *map)
3448 {
3449         unsigned long count = 0;
3450         struct page *page;
3451         unsigned long flags;
3452
3453         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3454
3455         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru) {
3456                 validate_slab_slab(s, page, map);
3457                 count++;
3458         }
3459         if (count != n->nr_partial)
3460                 printk(KERN_ERR "SLUB %s: %ld partial slabs counted but "
3461                         "counter=%ld\n", s->name, count, n->nr_partial);
3462
3463         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
3464                 goto out;
3465
3466         list_for_each_entry(page, &n->full, lru) {
3467                 validate_slab_slab(s, page, map);
3468                 count++;
3469         }
3470         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs))
3471                 printk(KERN_ERR "SLUB: %s %ld slabs counted but "
3472                         "counter=%ld\n", s->name, count,
3473                         atomic_long_read(&n->nr_slabs));
3474
3475 out:
3476         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3477         return count;
3478 }
3479
3480 static long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
3481 {
3482         int node;
3483         unsigned long count = 0;
3484         unsigned long *map = kmalloc(BITS_TO_LONGS(oo_objects(s->max)) *
3485                                 sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
3486
3487         if (!map)
3488                 return -ENOMEM;
3489
3490         flush_all(s);
3491         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3492                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3493
3494                 count += validate_slab_node(s, n, map);
3495         }
3496         kfree(map);
3497         return count;
3498 }
3499
3500 #ifdef SLUB_RESILIENCY_TEST
3501 static void resiliency_test(void)
3502 {
3503         u8 *p;
3504
3505         printk(KERN_ERR "SLUB resiliency testing\n");
3506         printk(KERN_ERR "-----------------------\n");
3507         printk(KERN_ERR "A. Corruption after allocation\n");
3508
3509         p = kzalloc(16, GFP_KERNEL);
3510         p[16] = 0x12;
3511         printk(KERN_ERR "\n1. kmalloc-16: Clobber Redzone/next pointer"
3512                  &nb