Merge branch 'next-i2c' of git://aeryn.fluff.org.uk/bjdooks/linux
[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 <linux/kmemtrace.h>
21 #include <linux/kmemcheck.h>
22 #include <linux/cpu.h>
23 #include <linux/cpuset.h>
24 #include <linux/kmemleak.h>
25 #include <linux/mempolicy.h>
26 #include <linux/ctype.h>
27 #include <linux/debugobjects.h>
28 #include <linux/kallsyms.h>
29 #include <linux/memory.h>
30 #include <linux/math64.h>
31 #include <linux/fault-inject.h>
32
33 /*
34  * Lock order:
35  *   1. slab_lock(page)
36  *   2. slab->list_lock
37  *
38  *   The slab_lock protects operations on the object of a particular
39  *   slab and its metadata in the page struct. If the slab lock
40  *   has been taken then no allocations nor frees can be performed
41  *   on the objects in the slab nor can the slab be added or removed
42  *   from the partial or full lists since this would mean modifying
43  *   the page_struct of the slab.
44  *
45  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
46  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
47  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
48  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
49  *   modified without taking the list lock).
50  *
51  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
52  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
53  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
54  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
55  *   the list lock.
56  *
57  *   The lock order is sometimes inverted when we are trying to get a slab
58  *   off a list. We take the list_lock and then look for a page on the list
59  *   to use. While we do that objects in the slabs may be freed. We can
60  *   only operate on the slab if we have also taken the slab_lock. So we use
61  *   a slab_trylock() on the slab. If trylock was successful then no frees
62  *   can occur anymore and we can use the slab for allocations etc. If the
63  *   slab_trylock() does not succeed then frees are in progress in the slab and
64  *   we must stay away from it for a while since we may cause a bouncing
65  *   cacheline if we try to acquire the lock. So go onto the next slab.
66  *   If all pages are busy then we may allocate a new slab instead of reusing
67  *   a partial slab. A new slab has noone operating on it and thus there is
68  *   no danger of cacheline contention.
69  *
70  *   Interrupts are disabled during allocation and deallocation in order to
71  *   make the slab allocator safe to use in the context of an irq. In addition
72  *   interrupts are disabled to ensure that the processor does not change
73  *   while handling per_cpu slabs, due to kernel preemption.
74  *
75  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
76  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
77  *
78  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
79  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
80  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
81  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
82  * cannot scan all objects.
83  *
84  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
85  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
86  * fast frees and allocs.
87  *
88  * Overloading of page flags that are otherwise used for LRU management.
89  *
90  * PageActive           The slab is frozen and exempt from list processing.
91  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
92  *                      such as satisfying allocations for a specific
93  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
94  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
95  *                      list operations. It is up to the processor holding
96  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
97  *                      when the slab is no longer needed.
98  *
99  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
100  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
101  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
102  *                      freelist that allows lockless access to
103  *                      free objects in addition to the regular freelist
104  *                      that requires the slab lock.
105  *
106  * PageError            Slab requires special handling due to debug
107  *                      options set. This moves slab handling out of
108  *                      the fast path and disables lockless freelists.
109  */
110
111 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
112 #define SLABDEBUG 1
113 #else
114 #define SLABDEBUG 0
115 #endif
116
117 /*
118  * Issues still to be resolved:
119  *
120  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
121  *
122  * - Variable sizing of the per node arrays
123  */
124
125 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
126 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
127
128 /*
129  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
130  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
131  */
132 #define MIN_PARTIAL 5
133
134 /*
135  * Maximum number of desirable partial slabs.
136  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
137  * sort the partial list by the number of objects in the.
138  */
139 #define MAX_PARTIAL 10
140
141 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | \
142                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
143
144 /*
145  * Set of flags that will prevent slab merging
146  */
147 #define SLUB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
148                 SLAB_TRACE | SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_NOLEAKTRACE)
149
150 #define SLUB_MERGE_SAME (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | \
151                 SLAB_CACHE_DMA | SLAB_NOTRACK)
152
153 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
154 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
155 #endif
156
157 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
158 #define ARCH_SLAB_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
159 #endif
160
161 #define OO_SHIFT        16
162 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
163 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       65535 /* since page.objects is u16 */
164
165 /* Internal SLUB flags */
166 #define __OBJECT_POISON         0x80000000 /* Poison object */
167 #define __SYSFS_ADD_DEFERRED    0x40000000 /* Not yet visible via sysfs */
168
169 static int kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
170
171 #ifdef CONFIG_SMP
172 static struct notifier_block slab_notifier;
173 #endif
174
175 static enum {
176         DOWN,           /* No slab functionality available */
177         PARTIAL,        /* kmem_cache_open() works but kmalloc does not */
178         UP,             /* Everything works but does not show up in sysfs */
179         SYSFS           /* Sysfs up */
180 } slab_state = DOWN;
181
182 /*
183  * The slab allocator is initialized with interrupts disabled. Therefore, make
184  * sure early boot allocations don't accidentally enable interrupts.
185  */
186 static gfp_t slab_gfp_mask __read_mostly = SLAB_GFP_BOOT_MASK;
187
188 /* A list of all slab caches on the system */
189 static DECLARE_RWSEM(slub_lock);
190 static LIST_HEAD(slab_caches);
191
192 /*
193  * Tracking user of a slab.
194  */
195 struct track {
196         unsigned long addr;     /* Called from address */
197         int cpu;                /* Was running on cpu */
198         int pid;                /* Pid context */
199         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
200 };
201
202 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
203
204 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
205 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
206 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
207 static void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *);
208
209 #else
210 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
211 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
212                                                         { return 0; }
213 static inline void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s)
214 {
215         kfree(s);
216 }
217
218 #endif
219
220 static inline void stat(struct kmem_cache_cpu *c, enum stat_item si)
221 {
222 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
223         c->stat[si]++;
224 #endif
225 }
226
227 /********************************************************************
228  *                      Core slab cache functions
229  *******************************************************************/
230
231 int slab_is_available(void)
232 {
233         return slab_state >= UP;
234 }
235
236 static inline struct kmem_cache_node *get_node(struct kmem_cache *s, int node)
237 {
238 #ifdef CONFIG_NUMA
239         return s->node[node];
240 #else
241         return &s->local_node;
242 #endif
243 }
244
245 static inline struct kmem_cache_cpu *get_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
246 {
247 #ifdef CONFIG_SMP
248         return s->cpu_slab[cpu];
249 #else
250         return &s->cpu_slab;
251 #endif
252 }
253
254 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
255 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
256                                 struct page *page, const void *object)
257 {
258         void *base;
259
260         if (!object)
261                 return 1;
262
263         base = page_address(page);
264         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
265                 (object - base) % s->size) {
266                 return 0;
267         }
268
269         return 1;
270 }
271
272 /*
273  * Slow version of get and set free pointer.
274  *
275  * This version requires touching the cache lines of kmem_cache which
276  * we avoid to do in the fast alloc free paths. There we obtain the offset
277  * from the page struct.
278  */
279 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
280 {
281         return *(void **)(object + s->offset);
282 }
283
284 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
285 {
286         *(void **)(object + s->offset) = fp;
287 }
288
289 /* Loop over all objects in a slab */
290 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
291         for (__p = (__addr); __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size;\
292                         __p += (__s)->size)
293
294 /* Scan freelist */
295 #define for_each_free_object(__p, __s, __free) \
296         for (__p = (__free); __p; __p = get_freepointer((__s), __p))
297
298 /* Determine object index from a given position */
299 static inline int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
300 {
301         return (p - addr) / s->size;
302 }
303
304 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(int order,
305                                                 unsigned long size)
306 {
307         struct kmem_cache_order_objects x = {
308                 (order << OO_SHIFT) + (PAGE_SIZE << order) / size
309         };
310
311         return x;
312 }
313
314 static inline int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
315 {
316         return x.x >> OO_SHIFT;
317 }
318
319 static inline int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
320 {
321         return x.x & OO_MASK;
322 }
323
324 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
325 /*
326  * Debug settings:
327  */
328 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
329 static int slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
330 #else
331 static int slub_debug;
332 #endif
333
334 static char *slub_debug_slabs;
335
336 /*
337  * Object debugging
338  */
339 static void print_section(char *text, u8 *addr, unsigned int length)
340 {
341         int i, offset;
342         int newline = 1;
343         char ascii[17];
344
345         ascii[16] = 0;
346
347         for (i = 0; i < length; i++) {
348                 if (newline) {
349                         printk(KERN_ERR "%8s 0x%p: ", text, addr + i);
350                         newline = 0;
351                 }
352                 printk(KERN_CONT " %02x", addr[i]);
353                 offset = i % 16;
354                 ascii[offset] = isgraph(addr[i]) ? addr[i] : '.';
355                 if (offset == 15) {
356                         printk(KERN_CONT " %s\n", ascii);
357                         newline = 1;
358                 }
359         }
360         if (!newline) {
361                 i %= 16;
362                 while (i < 16) {
363                         printk(KERN_CONT "   ");
364                         ascii[i] = ' ';
365                         i++;
366                 }
367                 printk(KERN_CONT " %s\n", ascii);
368         }
369 }
370
371 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
372         enum track_item alloc)
373 {
374         struct track *p;
375
376         if (s->offset)
377                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
378         else
379                 p = object + s->inuse;
380
381         return p + alloc;
382 }
383
384 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
385                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
386 {
387         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
388
389         if (addr) {
390                 p->addr = addr;
391                 p->cpu = smp_processor_id();
392                 p->pid = current->pid;
393                 p->when = jiffies;
394         } else
395                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
396 }
397
398 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
399 {
400         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
401                 return;
402
403         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
404         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
405 }
406
407 static void print_track(const char *s, struct track *t)
408 {
409         if (!t->addr)
410                 return;
411
412         printk(KERN_ERR "INFO: %s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
413                 s, (void *)t->addr, jiffies - t->when, t->cpu, t->pid);
414 }
415
416 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
417 {
418         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
419                 return;
420
421         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC));
422         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE));
423 }
424
425 static void print_page_info(struct page *page)
426 {
427         printk(KERN_ERR "INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
428                 page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
429
430 }
431
432 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
433 {
434         va_list args;
435         char buf[100];
436
437         va_start(args, fmt);
438         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
439         va_end(args);
440         printk(KERN_ERR "========================================"
441                         "=====================================\n");
442         printk(KERN_ERR "BUG %s: %s\n", s->name, buf);
443         printk(KERN_ERR "----------------------------------------"
444                         "-------------------------------------\n\n");
445 }
446
447 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
448 {
449         va_list args;
450         char buf[100];
451
452         va_start(args, fmt);
453         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
454         va_end(args);
455         printk(KERN_ERR "FIX %s: %s\n", s->name, buf);
456 }
457
458 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
459 {
460         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
461         u8 *addr = page_address(page);
462
463         print_tracking(s, p);
464
465         print_page_info(page);
466
467         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
468                         p, p - addr, get_freepointer(s, p));
469
470         if (p > addr + 16)
471                 print_section("Bytes b4", p - 16, 16);
472
473         print_section("Object", p, min_t(unsigned long, s->objsize, PAGE_SIZE));
474
475         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
476                 print_section("Redzone", p + s->objsize,
477                         s->inuse - s->objsize);
478
479         if (s->offset)
480                 off = s->offset + sizeof(void *);
481         else
482                 off = s->inuse;
483
484         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
485                 off += 2 * sizeof(struct track);
486
487         if (off != s->size)
488                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
489                 print_section("Padding", p + off, s->size - off);
490
491         dump_stack();
492 }
493
494 static void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
495                         u8 *object, char *reason)
496 {
497         slab_bug(s, "%s", reason);
498         print_trailer(s, page, object);
499 }
500
501 static void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page, char *fmt, ...)
502 {
503         va_list args;
504         char buf[100];
505
506         va_start(args, fmt);
507         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
508         va_end(args);
509         slab_bug(s, "%s", buf);
510         print_page_info(page);
511         dump_stack();
512 }
513
514 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, int active)
515 {
516         u8 *p = object;
517
518         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
519                 memset(p, POISON_FREE, s->objsize - 1);
520                 p[s->objsize - 1] = POISON_END;
521         }
522
523         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
524                 memset(p + s->objsize,
525                         active ? SLUB_RED_ACTIVE : SLUB_RED_INACTIVE,
526                         s->inuse - s->objsize);
527 }
528
529 static u8 *check_bytes(u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
530 {
531         while (bytes) {
532                 if (*start != (u8)value)
533                         return start;
534                 start++;
535                 bytes--;
536         }
537         return NULL;
538 }
539
540 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
541                                                 void *from, void *to)
542 {
543         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
544         memset(from, data, to - from);
545 }
546
547 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
548                         u8 *object, char *what,
549                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
550 {
551         u8 *fault;
552         u8 *end;
553
554         fault = check_bytes(start, value, bytes);
555         if (!fault)
556                 return 1;
557
558         end = start + bytes;
559         while (end > fault && end[-1] == value)
560                 end--;
561
562         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
563         printk(KERN_ERR "INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
564                                         fault, end - 1, fault[0], value);
565         print_trailer(s, page, object);
566
567         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
568         return 0;
569 }
570
571 /*
572  * Object layout:
573  *
574  * object address
575  *      Bytes of the object to be managed.
576  *      If the freepointer may overlay the object then the free
577  *      pointer is the first word of the object.
578  *
579  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
580  *      0xa5 (POISON_END)
581  *
582  * object + s->objsize
583  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
584  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
585  *      objsize == inuse.
586  *
587  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
588  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
589  *
590  * object + s->inuse
591  *      Meta data starts here.
592  *
593  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
594  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
595  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
596  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
597  *              before the word boundary.
598  *
599  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
600  *
601  * object + s->size
602  *      Nothing is used beyond s->size.
603  *
604  * If slabcaches are merged then the objsize and inuse boundaries are mostly
605  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
606  * may be used with merged slabcaches.
607  */
608
609 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
610 {
611         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
612
613         if (s->offset)
614                 /* Freepointer is placed after the object. */
615                 off += sizeof(void *);
616
617         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
618                 /* We also have user information there */
619                 off += 2 * sizeof(struct track);
620
621         if (s->size == off)
622                 return 1;
623
624         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
625                                 p + off, POISON_INUSE, s->size - off);
626 }
627
628 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
629 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
630 {
631         u8 *start;
632         u8 *fault;
633         u8 *end;
634         int length;
635         int remainder;
636
637         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
638                 return 1;
639
640         start = page_address(page);
641         length = (PAGE_SIZE << compound_order(page));
642         end = start + length;
643         remainder = length % s->size;
644         if (!remainder)
645                 return 1;
646
647         fault = check_bytes(end - remainder, POISON_INUSE, remainder);
648         if (!fault)
649                 return 1;
650         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
651                 end--;
652
653         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
654         print_section("Padding", end - remainder, remainder);
655
656         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, start, end);
657         return 0;
658 }
659
660 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
661                                         void *object, int active)
662 {
663         u8 *p = object;
664         u8 *endobject = object + s->objsize;
665
666         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
667                 unsigned int red =
668                         active ? SLUB_RED_ACTIVE : SLUB_RED_INACTIVE;
669
670                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
671                         endobject, red, s->inuse - s->objsize))
672                         return 0;
673         } else {
674                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->objsize < s->inuse) {
675                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
676                                 endobject, POISON_INUSE, s->inuse - s->objsize);
677                 }
678         }
679
680         if (s->flags & SLAB_POISON) {
681                 if (!active && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
682                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
683                                         POISON_FREE, s->objsize - 1) ||
684                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
685                                 p + s->objsize - 1, POISON_END, 1)))
686                         return 0;
687                 /*
688                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
689                  */
690                 check_pad_bytes(s, page, p);
691         }
692
693         if (!s->offset && active)
694                 /*
695                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
696                  * freepointer while object is allocated.
697                  */
698                 return 1;
699
700         /* Check free pointer validity */
701         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
702                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
703                 /*
704                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
705                  * of the free objects in this slab. May cause
706                  * another error because the object count is now wrong.
707                  */
708                 set_freepointer(s, p, NULL);
709                 return 0;
710         }
711         return 1;
712 }
713
714 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
715 {
716         int maxobj;
717
718         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
719
720         if (!PageSlab(page)) {
721                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
722                 return 0;
723         }
724
725         maxobj = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) / s->size;
726         if (page->objects > maxobj) {
727                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
728                         s->name, page->objects, maxobj);
729                 return 0;
730         }
731         if (page->inuse > page->objects) {
732                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
733                         s->name, page->inuse, page->objects);
734                 return 0;
735         }
736         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
737         slab_pad_check(s, page);
738         return 1;
739 }
740
741 /*
742  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
743  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
744  */
745 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
746 {
747         int nr = 0;
748         void *fp = page->freelist;
749         void *object = NULL;
750         unsigned long max_objects;
751
752         while (fp && nr <= page->objects) {
753                 if (fp == search)
754                         return 1;
755                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
756                         if (object) {
757                                 object_err(s, page, object,
758                                         "Freechain corrupt");
759                                 set_freepointer(s, object, NULL);
760                                 break;
761                         } else {
762                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
763                                 page->freelist = NULL;
764                                 page->inuse = page->objects;
765                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
766                                 return 0;
767                         }
768                         break;
769                 }
770                 object = fp;
771                 fp = get_freepointer(s, object);
772                 nr++;
773         }
774
775         max_objects = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) / s->size;
776         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
777                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
778
779         if (page->objects != max_objects) {
780                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but "
781                         "should be %d", page->objects, max_objects);
782                 page->objects = max_objects;
783                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
784         }
785         if (page->inuse != page->objects - nr) {
786                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but "
787                         "counted were %d", page->inuse, page->objects - nr);
788                 page->inuse = page->objects - nr;
789                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
790         }
791         return search == NULL;
792 }
793
794 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
795                                                                 int alloc)
796 {
797         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
798                 printk(KERN_INFO "TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
799                         s->name,
800                         alloc ? "alloc" : "free",
801                         object, page->inuse,
802                         page->freelist);
803
804                 if (!alloc)
805                         print_section("Object", (void *)object, s->objsize);
806
807                 dump_stack();
808         }
809 }
810
811 /*
812  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
813  */
814 static void add_full(struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
815 {
816         spin_lock(&n->list_lock);
817         list_add(&page->lru, &n->full);
818         spin_unlock(&n->list_lock);
819 }
820
821 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page)
822 {
823         struct kmem_cache_node *n;
824
825         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
826                 return;
827
828         n = get_node(s, page_to_nid(page));
829
830         spin_lock(&n->list_lock);
831         list_del(&page->lru);
832         spin_unlock(&n->list_lock);
833 }
834
835 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
836 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
837 {
838         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
839
840         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
841 }
842
843 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
844 {
845         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
846
847         /*
848          * May be called early in order to allocate a slab for the
849          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
850          * dilemma by deferring the increment of the count during
851          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
852          */
853         if (!NUMA_BUILD || n) {
854                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
855                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
856         }
857 }
858 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
859 {
860         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
861
862         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
863         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
864 }
865
866 /* Object debug checks for alloc/free paths */
867 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
868                                                                 void *object)
869 {
870         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
871                 return;
872
873         init_object(s, object, 0);
874         init_tracking(s, object);
875 }
876
877 static int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
878                                         void *object, unsigned long addr)
879 {
880         if (!check_slab(s, page))
881                 goto bad;
882
883         if (!on_freelist(s, page, object)) {
884                 object_err(s, page, object, "Object already allocated");
885                 goto bad;
886         }
887
888         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
889                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
890                 goto bad;
891         }
892
893         if (!check_object(s, page, object, 0))
894                 goto bad;
895
896         /* Success perform special debug activities for allocs */
897         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
898                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
899         trace(s, page, object, 1);
900         init_object(s, object, 1);
901         return 1;
902
903 bad:
904         if (PageSlab(page)) {
905                 /*
906                  * If this is a slab page then lets do the best we can
907                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
908                  * as used avoids touching the remaining objects.
909                  */
910                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
911                 page->inuse = page->objects;
912                 page->freelist = NULL;
913         }
914         return 0;
915 }
916
917 static int free_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
918                                         void *object, unsigned long addr)
919 {
920         if (!check_slab(s, page))
921                 goto fail;
922
923         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
924                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
925                 goto fail;
926         }
927
928         if (on_freelist(s, page, object)) {
929                 object_err(s, page, object, "Object already free");
930                 goto fail;
931         }
932
933         if (!check_object(s, page, object, 1))
934                 return 0;
935
936         if (unlikely(s != page->slab)) {
937                 if (!PageSlab(page)) {
938                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) "
939                                 "outside of slab", object);
940                 } else if (!page->slab) {
941                         printk(KERN_ERR
942                                 "SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
943                                                 object);
944                         dump_stack();
945                 } else
946                         object_err(s, page, object,
947                                         "page slab pointer corrupt.");
948                 goto fail;
949         }
950
951         /* Special debug activities for freeing objects */
952         if (!PageSlubFrozen(page) && !page->freelist)
953                 remove_full(s, page);
954         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
955                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
956         trace(s, page, object, 0);
957         init_object(s, object, 0);
958         return 1;
959
960 fail:
961         slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
962         return 0;
963 }
964
965 static int __init setup_slub_debug(char *str)
966 {
967         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
968         if (*str++ != '=' || !*str)
969                 /*
970                  * No options specified. Switch on full debugging.
971                  */
972                 goto out;
973
974         if (*str == ',')
975                 /*
976                  * No options but restriction on slabs. This means full
977                  * debugging for slabs matching a pattern.
978                  */
979                 goto check_slabs;
980
981         slub_debug = 0;
982         if (*str == '-')
983                 /*
984                  * Switch off all debugging measures.
985                  */
986                 goto out;
987
988         /*
989          * Determine which debug features should be switched on
990          */
991         for (; *str && *str != ','; str++) {
992                 switch (tolower(*str)) {
993                 case 'f':
994                         slub_debug |= SLAB_DEBUG_FREE;
995                         break;
996                 case 'z':
997                         slub_debug |= SLAB_RED_ZONE;
998                         break;
999                 case 'p':
1000                         slub_debug |= SLAB_POISON;
1001                         break;
1002                 case 'u':
1003                         slub_debug |= SLAB_STORE_USER;
1004                         break;
1005                 case 't':
1006                         slub_debug |= SLAB_TRACE;
1007                         break;
1008                 default:
1009                         printk(KERN_ERR "slub_debug option '%c' "
1010                                 "unknown. skipped\n", *str);
1011                 }
1012         }
1013
1014 check_slabs:
1015         if (*str == ',')
1016                 slub_debug_slabs = str + 1;
1017 out:
1018         return 1;
1019 }
1020
1021 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1022
1023 static unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1024         unsigned long flags, const char *name,
1025         void (*ctor)(void *))
1026 {
1027         /*
1028          * Enable debugging if selected on the kernel commandline.
1029          */
1030         if (slub_debug && (!slub_debug_slabs ||
1031             strncmp(slub_debug_slabs, name, strlen(slub_debug_slabs)) == 0))
1032                         flags |= slub_debug;
1033
1034         return flags;
1035 }
1036 #else
1037 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1038                         struct page *page, void *object) {}
1039
1040 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1041         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1042
1043 static inline int free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1044         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1045
1046 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1047                         { return 1; }
1048 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1049                         void *object, int active) { return 1; }
1050 static inline void add_full(struct kmem_cache_node *n, struct page *page) {}
1051 static inline unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1052         unsigned long flags, const char *name,
1053         void (*ctor)(void *))
1054 {
1055         return flags;
1056 }
1057 #define slub_debug 0
1058
1059 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1060                                                         { return 0; }
1061 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1062                                                         int objects) {}
1063 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1064                                                         int objects) {}
1065 #endif
1066
1067 /*
1068  * Slab allocation and freeing
1069  */
1070 static inline struct page *alloc_slab_page(gfp_t flags, int node,
1071                                         struct kmem_cache_order_objects oo)
1072 {
1073         int order = oo_order(oo);
1074
1075         flags |= __GFP_NOTRACK;
1076
1077         if (node == -1)
1078                 return alloc_pages(flags, order);
1079         else
1080                 return alloc_pages_node(node, flags, order);
1081 }
1082
1083 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1084 {
1085         struct page *page;
1086         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1087
1088         flags |= s->allocflags;
1089
1090         page = alloc_slab_page(flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY, node,
1091                                                                         oo);
1092         if (unlikely(!page)) {
1093                 oo = s->min;
1094                 /*
1095                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1096                  * Try a lower order alloc if possible
1097                  */
1098                 page = alloc_slab_page(flags, node, oo);
1099                 if (!page)
1100                         return NULL;
1101
1102                 stat(get_cpu_slab(s, raw_smp_processor_id()), ORDER_FALLBACK);
1103         }
1104
1105         if (kmemcheck_enabled
1106                 && !(s->flags & (SLAB_NOTRACK | DEBUG_DEFAULT_FLAGS)))
1107         {
1108                 int pages = 1 << oo_order(oo);
1109
1110                 kmemcheck_alloc_shadow(page, oo_order(oo), flags, node);
1111
1112                 /*
1113                  * Objects from caches that have a constructor don't get
1114                  * cleared when they're allocated, so we need to do it here.
1115                  */
1116                 if (s->ctor)
1117                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, pages);
1118                 else
1119                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, pages);
1120         }
1121
1122         page->objects = oo_objects(oo);
1123         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1124                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1125                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1126                 1 << oo_order(oo));
1127
1128         return page;
1129 }
1130
1131 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1132                                 void *object)
1133 {
1134         setup_object_debug(s, page, object);
1135         if (unlikely(s->ctor))
1136                 s->ctor(object);
1137 }
1138
1139 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1140 {
1141         struct page *page;
1142         void *start;
1143         void *last;
1144         void *p;
1145
1146         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
1147
1148         page = allocate_slab(s,
1149                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1150         if (!page)
1151                 goto out;
1152
1153         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1154         page->slab = s;
1155         page->flags |= 1 << PG_slab;
1156         if (s->flags & (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON |
1157                         SLAB_STORE_USER | SLAB_TRACE))
1158                 __SetPageSlubDebug(page);
1159
1160         start = page_address(page);
1161
1162         if (unlikely(s->flags & SLAB_POISON))
1163                 memset(start, POISON_INUSE, PAGE_SIZE << compound_order(page));
1164
1165         last = start;
1166         for_each_object(p, s, start, page->objects) {
1167                 setup_object(s, page, last);
1168                 set_freepointer(s, last, p);
1169                 last = p;
1170         }
1171         setup_object(s, page, last);
1172         set_freepointer(s, last, NULL);
1173
1174         page->freelist = start;
1175         page->inuse = 0;
1176 out:
1177         return page;
1178 }
1179
1180 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1181 {
1182         int order = compound_order(page);
1183         int pages = 1 << order;
1184
1185         if (unlikely(SLABDEBUG && PageSlubDebug(page))) {
1186                 void *p;
1187
1188                 slab_pad_check(s, page);
1189                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1190                                                 page->objects)
1191                         check_object(s, page, p, 0);
1192                 __ClearPageSlubDebug(page);
1193         }
1194
1195         kmemcheck_free_shadow(page, compound_order(page));
1196
1197         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1198                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1199                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1200                 -pages);
1201
1202         __ClearPageSlab(page);
1203         reset_page_mapcount(page);
1204         if (current->reclaim_state)
1205                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1206         __free_pages(page, order);
1207 }
1208
1209 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1210 {
1211         struct page *page;
1212
1213         page = container_of((struct list_head *)h, struct page, lru);
1214         __free_slab(page->slab, page);
1215 }
1216
1217 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1218 {
1219         if (unlikely(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1220                 /*
1221                  * RCU free overloads the RCU head over the LRU
1222                  */
1223                 struct rcu_head *head = (void *)&page->lru;
1224
1225                 call_rcu(head, rcu_free_slab);
1226         } else
1227                 __free_slab(s, page);
1228 }
1229
1230 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1231 {
1232         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1233         free_slab(s, page);
1234 }
1235
1236 /*
1237  * Per slab locking using the pagelock
1238  */
1239 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
1240 {
1241         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
1242 }
1243
1244 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
1245 {
1246         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
1247 }
1248
1249 static __always_inline int slab_trylock(struct page *page)
1250 {
1251         int rc = 1;
1252
1253         rc = bit_spin_trylock(PG_locked, &page->flags);
1254         return rc;
1255 }
1256
1257 /*
1258  * Management of partially allocated slabs
1259  */
1260 static void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1261                                 struct page *page, int tail)
1262 {
1263         spin_lock(&n->list_lock);
1264         n->nr_partial++;
1265         if (tail)
1266                 list_add_tail(&page->lru, &n->partial);
1267         else
1268                 list_add(&page->lru, &n->partial);
1269         spin_unlock(&n->list_lock);
1270 }
1271
1272 static void remove_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1273 {
1274         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1275
1276         spin_lock(&n->list_lock);
1277         list_del(&page->lru);
1278         n->nr_partial--;
1279         spin_unlock(&n->list_lock);
1280 }
1281
1282 /*
1283  * Lock slab and remove from the partial list.
1284  *
1285  * Must hold list_lock.
1286  */
1287 static inline int lock_and_freeze_slab(struct kmem_cache_node *n,
1288                                                         struct page *page)
1289 {
1290         if (slab_trylock(page)) {
1291                 list_del(&page->lru);
1292                 n->nr_partial--;
1293                 __SetPageSlubFrozen(page);
1294                 return 1;
1295         }
1296         return 0;
1297 }
1298
1299 /*
1300  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1301  */
1302 static struct page *get_partial_node(struct kmem_cache_node *n)
1303 {
1304         struct page *page;
1305
1306         /*
1307          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1308          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1309          * partial slab and there is none available then get_partials()
1310          * will return NULL.
1311          */
1312         if (!n || !n->nr_partial)
1313                 return NULL;
1314
1315         spin_lock(&n->list_lock);
1316         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
1317                 if (lock_and_freeze_slab(n, page))
1318                         goto out;
1319         page = NULL;
1320 out:
1321         spin_unlock(&n->list_lock);
1322         return page;
1323 }
1324
1325 /*
1326  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1327  */
1328 static struct page *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
1329 {
1330 #ifdef CONFIG_NUMA
1331         struct zonelist *zonelist;
1332         struct zoneref *z;
1333         struct zone *zone;
1334         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1335         struct page *page;
1336
1337         /*
1338          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1339          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1340          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1341          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1342          *
1343          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1344          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1345          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1346          * from other nodes and filled up.
1347          *
1348          * If /sys/kernel/slab/xx/defrag_ratio is set to 100 (which makes
1349          * defrag_ratio = 1000) then every (well almost) allocation will
1350          * first attempt to defrag slab caches on other nodes. This means
1351          * scanning over all nodes to look for partial slabs which may be
1352          * expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1353          * with available objects.
1354          */
1355         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1356                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1357                 return NULL;
1358
1359         zonelist = node_zonelist(slab_node(current->mempolicy), flags);
1360         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1361                 struct kmem_cache_node *n;
1362
1363                 n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1364
1365                 if (n && cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
1366                                 n->nr_partial > s->min_partial) {
1367                         page = get_partial_node(n);
1368                         if (page)
1369                                 return page;
1370                 }
1371         }
1372 #endif
1373         return NULL;
1374 }
1375
1376 /*
1377  * Get a partial page, lock it and return it.
1378  */
1379 static struct page *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1380 {
1381         struct page *page;
1382         int searchnode = (node == -1) ? numa_node_id() : node;
1383
1384         page = get_partial_node(get_node(s, searchnode));
1385         if (page || (flags & __GFP_THISNODE))
1386                 return page;
1387
1388         return get_any_partial(s, flags);
1389 }
1390
1391 /*
1392  * Move a page back to the lists.
1393  *
1394  * Must be called with the slab lock held.
1395  *
1396  * On exit the slab lock will have been dropped.
1397  */
1398 static void unfreeze_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page, int tail)
1399 {
1400         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1401         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1402
1403         __ClearPageSlubFrozen(page);
1404         if (page->inuse) {
1405
1406                 if (page->freelist) {
1407                         add_partial(n, page, tail);
1408                         stat(c, tail ? DEACTIVATE_TO_TAIL : DEACTIVATE_TO_HEAD);
1409                 } else {
1410                         stat(c, DEACTIVATE_FULL);
1411                         if (SLABDEBUG && PageSlubDebug(page) &&
1412                                                 (s->flags & SLAB_STORE_USER))
1413                                 add_full(n, page);
1414                 }
1415                 slab_unlock(page);
1416         } else {
1417                 stat(c, DEACTIVATE_EMPTY);
1418                 if (n->nr_partial < s->min_partial) {
1419                         /*
1420                          * Adding an empty slab to the partial slabs in order
1421                          * to avoid page allocator overhead. This slab needs
1422                          * to come after the other slabs with objects in
1423                          * so that the others get filled first. That way the
1424                          * size of the partial list stays small.
1425                          *
1426                          * kmem_cache_shrink can reclaim any empty slabs from
1427                          * the partial list.
1428                          */
1429                         add_partial(n, page, 1);
1430                         slab_unlock(page);
1431                 } else {
1432                         slab_unlock(page);
1433                         stat(get_cpu_slab(s, raw_smp_processor_id()), FREE_SLAB);
1434                         discard_slab(s, page);
1435                 }
1436         }
1437 }
1438
1439 /*
1440  * Remove the cpu slab
1441  */
1442 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1443 {
1444         struct page *page = c->page;
1445         int tail = 1;
1446
1447         if (page->freelist)
1448                 stat(c, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
1449         /*
1450          * Merge cpu freelist into slab freelist. Typically we get here
1451          * because both freelists are empty. So this is unlikely
1452          * to occur.
1453          */
1454         while (unlikely(c->freelist)) {
1455                 void **object;
1456
1457                 tail = 0;       /* Hot objects. Put the slab first */
1458
1459                 /* Retrieve object from cpu_freelist */
1460                 object = c->freelist;
1461                 c->freelist = c->freelist[c->offset];
1462
1463                 /* And put onto the regular freelist */
1464                 object[c->offset] = page->freelist;
1465                 page->freelist = object;
1466                 page->inuse--;
1467         }
1468         c->page = NULL;
1469         unfreeze_slab(s, page, tail);
1470 }
1471
1472 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1473 {
1474         stat(c, CPUSLAB_FLUSH);
1475         slab_lock(c->page);
1476         deactivate_slab(s, c);
1477 }
1478
1479 /*
1480  * Flush cpu slab.
1481  *
1482  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
1483  */
1484 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
1485 {
1486         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
1487
1488         if (likely(c && c->page))
1489                 flush_slab(s, c);
1490 }
1491
1492 static void flush_cpu_slab(void *d)
1493 {
1494         struct kmem_cache *s = d;
1495
1496         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1497 }
1498
1499 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
1500 {
1501         on_each_cpu(flush_cpu_slab, s, 1);
1502 }
1503
1504 /*
1505  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
1506  * locality expectations.
1507  */
1508 static inline int node_match(struct kmem_cache_cpu *c, int node)
1509 {
1510 #ifdef CONFIG_NUMA
1511         if (node != -1 && c->node != node)
1512                 return 0;
1513 #endif
1514         return 1;
1515 }
1516
1517 /*
1518  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
1519  * debugging duties.
1520  *
1521  * Interrupts are disabled.
1522  *
1523  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
1524  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
1525  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
1526  *
1527  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
1528  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
1529  * rest of the freelist to the lockless freelist.
1530  *
1531  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
1532  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
1533  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
1534  */
1535 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
1536                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
1537 {
1538         void **object;
1539         struct page *new;
1540
1541         /* We handle __GFP_ZERO in the caller */
1542         gfpflags &= ~__GFP_ZERO;
1543
1544         if (!c->page)
1545                 goto new_slab;
1546
1547         slab_lock(c->page);
1548         if (unlikely(!node_match(c, node)))
1549                 goto another_slab;
1550
1551         stat(c, ALLOC_REFILL);
1552
1553 load_freelist:
1554         object = c->page->freelist;
1555         if (unlikely(!object))
1556                 goto another_slab;
1557         if (unlikely(SLABDEBUG && PageSlubDebug(c->page)))
1558                 goto debug;
1559
1560         c->freelist = object[c->offset];
1561         c->page->inuse = c->page->objects;
1562         c->page->freelist = NULL;
1563         c->node = page_to_nid(c->page);
1564 unlock_out:
1565         slab_unlock(c->page);
1566         stat(c, ALLOC_SLOWPATH);
1567         return object;
1568
1569 another_slab:
1570         deactivate_slab(s, c);
1571
1572 new_slab:
1573         new = get_partial(s, gfpflags, node);
1574         if (new) {
1575                 c->page = new;
1576                 stat(c, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1577                 goto load_freelist;
1578         }
1579
1580         if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1581                 local_irq_enable();
1582
1583         new = new_slab(s, gfpflags, node);
1584
1585         if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1586                 local_irq_disable();
1587
1588         if (new) {
1589                 c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1590                 stat(c, ALLOC_SLAB);
1591                 if (c->page)
1592                         flush_slab(s, c);
1593                 slab_lock(new);
1594                 __SetPageSlubFrozen(new);
1595                 c->page = new;
1596                 goto load_freelist;
1597         }
1598         return NULL;
1599 debug:
1600         if (!alloc_debug_processing(s, c->page, object, addr))
1601                 goto another_slab;
1602
1603         c->page->inuse++;
1604         c->page->freelist = object[c->offset];
1605         c->node = -1;
1606         goto unlock_out;
1607 }
1608
1609 /*
1610  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
1611  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
1612  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
1613  *
1614  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
1615  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
1616  *
1617  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
1618  */
1619 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
1620                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
1621 {
1622         void **object;
1623         struct kmem_cache_cpu *c;
1624         unsigned long flags;
1625         unsigned int objsize;
1626
1627         gfpflags &= slab_gfp_mask;
1628
1629         lockdep_trace_alloc(gfpflags);
1630         might_sleep_if(gfpflags & __GFP_WAIT);
1631
1632         if (should_failslab(s->objsize, gfpflags))
1633                 return NULL;
1634
1635         local_irq_save(flags);
1636         c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1637         objsize = c->objsize;
1638         if (unlikely(!c->freelist || !node_match(c, node)))
1639
1640                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
1641
1642         else {
1643                 object = c->freelist;
1644                 c->freelist = object[c->offset];
1645                 stat(c, ALLOC_FASTPATH);
1646         }
1647         local_irq_restore(flags);
1648
1649         if (unlikely((gfpflags & __GFP_ZERO) && object))
1650                 memset(object, 0, objsize);
1651
1652         kmemcheck_slab_alloc(s, gfpflags, object, c->objsize);
1653         kmemleak_alloc_recursive(object, objsize, 1, s->flags, gfpflags);
1654
1655         return object;
1656 }
1657
1658 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1659 {
1660         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, -1, _RET_IP_);
1661
1662         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->objsize, s->size, gfpflags);
1663
1664         return ret;
1665 }
1666 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1667
1668 #ifdef CONFIG_KMEMTRACE
1669 void *kmem_cache_alloc_notrace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1670 {
1671         return slab_alloc(s, gfpflags, -1, _RET_IP_);
1672 }
1673 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_notrace);
1674 #endif
1675
1676 #ifdef CONFIG_NUMA
1677 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
1678 {
1679         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
1680
1681         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
1682                                     s->objsize, s->size, gfpflags, node);
1683
1684         return ret;
1685 }
1686 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
1687 #endif
1688
1689 #ifdef CONFIG_KMEMTRACE
1690 void *kmem_cache_alloc_node_notrace(struct kmem_cache *s,
1691                                     gfp_t gfpflags,
1692                                     int node)
1693 {
1694         return slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
1695 }
1696 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_notrace);
1697 #endif
1698
1699 /*
1700  * Slow patch handling. This may still be called frequently since objects
1701  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
1702  *
1703  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
1704  * lock and free the item. If there is no additional partial page
1705  * handling required then we can return immediately.
1706  */
1707 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1708                         void *x, unsigned long addr, unsigned int offset)
1709 {
1710         void *prior;
1711         void **object = (void *)x;
1712         struct kmem_cache_cpu *c;
1713
1714         c = get_cpu_slab(s, raw_smp_processor_id());
1715         stat(c, FREE_SLOWPATH);
1716         slab_lock(page);
1717
1718         if (unlikely(SLABDEBUG && PageSlubDebug(page)))
1719                 goto debug;
1720
1721 checks_ok:
1722         prior = object[offset] = page->freelist;
1723         page->freelist = object;
1724         page->inuse--;
1725
1726         if (unlikely(PageSlubFrozen(page))) {
1727                 stat(c, FREE_FROZEN);
1728                 goto out_unlock;
1729         }
1730
1731         if (unlikely(!page->inuse))
1732                 goto slab_empty;
1733
1734         /*
1735          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
1736          * then add it.
1737          */
1738         if (unlikely(!prior)) {
1739                 add_partial(get_node(s, page_to_nid(page)), page, 1);
1740                 stat(c, FREE_ADD_PARTIAL);
1741         }
1742
1743 out_unlock:
1744         slab_unlock(page);
1745         return;
1746
1747 slab_empty:
1748         if (prior) {
1749                 /*
1750                  * Slab still on the partial list.
1751                  */
1752                 remove_partial(s, page);
1753                 stat(c, FREE_REMOVE_PARTIAL);
1754         }
1755         slab_unlock(page);
1756         stat(c, FREE_SLAB);
1757         discard_slab(s, page);
1758         return;
1759
1760 debug:
1761         if (!free_debug_processing(s, page, x, addr))
1762                 goto out_unlock;
1763         goto checks_ok;
1764 }
1765
1766 /*
1767  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
1768  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
1769  *
1770  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
1771  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
1772  * the item before.
1773  *
1774  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
1775  * with all sorts of special processing.
1776  */
1777 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s,
1778                         struct page *page, void *x, unsigned long addr)
1779 {
1780         void **object = (void *)x;
1781         struct kmem_cache_cpu *c;
1782         unsigned long flags;
1783
1784         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
1785         local_irq_save(flags);
1786         c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1787         kmemcheck_slab_free(s, object, c->objsize);
1788         debug_check_no_locks_freed(object, c->objsize);
1789         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1790                 debug_check_no_obj_freed(object, c->objsize);
1791         if (likely(page == c->page && c->node >= 0)) {
1792                 object[c->offset] = c->freelist;
1793                 c->freelist = object;
1794                 stat(c, FREE_FASTPATH);
1795         } else
1796                 __slab_free(s, page, x, addr, c->offset);
1797
1798         local_irq_restore(flags);
1799 }
1800
1801 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
1802 {
1803         struct page *page;
1804
1805         page = virt_to_head_page(x);
1806
1807         slab_free(s, page, x, _RET_IP_);
1808
1809         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
1810 }
1811 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
1812
1813 /* Figure out on which slab page the object resides */
1814 static struct page *get_object_page(const void *x)
1815 {
1816         struct page *page = virt_to_head_page(x);
1817
1818         if (!PageSlab(page))
1819                 return NULL;
1820
1821         return page;
1822 }
1823
1824 /*
1825  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
1826  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
1827  * get the required alignment by putting one properly sized object after
1828  * another.
1829  *
1830  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
1831  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
1832  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
1833  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
1834  * locking overhead.
1835  */
1836
1837 /*
1838  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
1839  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
1840  * and increases the number of allocations possible without having to
1841  * take the list_lock.
1842  */
1843 static int slub_min_order;
1844 static int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
1845 static int slub_min_objects;
1846
1847 /*
1848  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
1849  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
1850  */
1851 static int slub_nomerge;
1852
1853 /*
1854  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
1855  *
1856  * The order of allocation has significant impact on performance and other
1857  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
1858  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
1859  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
1860  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
1861  * would be wasted.
1862  *
1863  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
1864  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
1865  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
1866  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
1867  *
1868  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
1869  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
1870  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
1871  * of space in favor of a small page order.
1872  *
1873  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
1874  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
1875  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
1876  * the smallest order which will fit the object.
1877  */
1878 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
1879                                 int max_order, int fract_leftover)
1880 {
1881         int order;
1882         int rem;
1883         int min_order = slub_min_order;
1884
1885         if ((PAGE_SIZE << min_order) / size > MAX_OBJS_PER_PAGE)
1886                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
1887
1888         for (order = max(min_order,
1889                                 fls(min_objects * size - 1) - PAGE_SHIFT);
1890                         order <= max_order; order++) {
1891
1892                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
1893
1894                 if (slab_size < min_objects * size)
1895                         continue;
1896
1897                 rem = slab_size % size;
1898
1899                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
1900                         break;
1901
1902         }
1903
1904         return order;
1905 }
1906
1907 static inline int calculate_order(int size)
1908 {
1909         int order;
1910         int min_objects;
1911         int fraction;
1912         int max_objects;
1913
1914         /*
1915          * Attempt to find best configuration for a slab. This
1916          * works by first attempting to generate a layout with
1917          * the best configuration and backing off gradually.
1918          *
1919          * First we reduce the acceptable waste in a slab. Then
1920          * we reduce the minimum objects required in a slab.
1921          */
1922         min_objects = slub_min_objects;
1923         if (!min_objects)
1924                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
1925         max_objects = (PAGE_SIZE << slub_max_order)/size;
1926         min_objects = min(min_objects, max_objects);
1927
1928         while (min_objects > 1) {
1929                 fraction = 16;
1930                 while (fraction >= 4) {
1931                         order = slab_order(size, min_objects,
1932                                                 slub_max_order, fraction);
1933                         if (order <= slub_max_order)
1934                                 return order;
1935                         fraction /= 2;
1936                 }
1937                 min_objects --;
1938         }
1939
1940         /*
1941          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
1942          * lets see if we can place a single object there.
1943          */
1944         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1);
1945         if (order <= slub_max_order)
1946                 return order;
1947
1948         /*
1949          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
1950          */
1951         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1);
1952         if (order < MAX_ORDER)
1953                 return order;
1954         return -ENOSYS;
1955 }
1956
1957 /*
1958  * Figure out what the alignment of the objects will be.
1959  */
1960 static unsigned long calculate_alignment(unsigned long flags,
1961                 unsigned long align, unsigned long size)
1962 {
1963         /*
1964          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
1965          * suggestion if the object is sufficiently large.
1966          *
1967          * The hardware cache alignment cannot override the specified
1968          * alignment though. If that is greater then use it.
1969          */
1970         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
1971                 unsigned long ralign = cache_line_size();
1972                 while (size <= ralign / 2)
1973                         ralign /= 2;
1974                 align = max(align, ralign);
1975         }
1976
1977         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
1978                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
1979
1980         return ALIGN(align, sizeof(void *));
1981 }
1982
1983 static void init_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache *s,
1984                         struct kmem_cache_cpu *c)
1985 {
1986         c->page = NULL;
1987         c->freelist = NULL;
1988         c->node = 0;
1989         c->offset = s->offset / sizeof(void *);
1990         c->objsize = s->objsize;
1991 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
1992         memset(c->stat, 0, NR_SLUB_STAT_ITEMS * sizeof(unsigned));
1993 #endif
1994 }
1995
1996 static void
1997 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n, struct kmem_cache *s)
1998 {
1999         n->nr_partial = 0;
2000         spin_lock_init(&n->list_lock);
2001         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
2002 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2003         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
2004         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
2005         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
2006 #endif
2007 }
2008
2009 #ifdef CONFIG_SMP
2010 /*
2011  * Per cpu array for per cpu structures.
2012  *
2013  * The per cpu array places all kmem_cache_cpu structures from one processor
2014  * close together meaning that it becomes possible that multiple per cpu
2015  * structures are contained in one cacheline. This may be particularly
2016  * beneficial for the kmalloc caches.
2017  *
2018  * A desktop system typically has around 60-80 slabs. With 100 here we are
2019  * likely able to get per cpu structures for all caches from the array defined
2020  * here. We must be able to cover all kmalloc caches during bootstrap.
2021  *
2022  * If the per cpu array is exhausted then fall back to kmalloc
2023  * of individual cachelines. No sharing is possible then.
2024  */
2025 #define NR_KMEM_CACHE_CPU 100
2026
2027 static DEFINE_PER_CPU(struct kmem_cache_cpu,
2028                                 kmem_cache_cpu)[NR_KMEM_CACHE_CPU];
2029
2030 static DEFINE_PER_CPU(struct kmem_cache_cpu *, kmem_cache_cpu_free);
2031 static DECLARE_BITMAP(kmem_cach_cpu_free_init_once, CONFIG_NR_CPUS);
2032
2033 static struct kmem_cache_cpu *alloc_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache *s,
2034                                                         int cpu, gfp_t flags)
2035 {
2036         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu);
2037
2038         if (c)
2039                 per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu) =
2040                                 (void *)c->freelist;
2041         else {
2042                 /* Table overflow: So allocate ourselves */
2043                 c = kmalloc_node(
2044                         ALIGN(sizeof(struct kmem_cache_cpu), cache_line_size()),
2045                         flags, cpu_to_node(cpu));
2046                 if (!c)
2047                         return NULL;
2048         }
2049
2050         init_kmem_cache_cpu(s, c);
2051         return c;
2052 }
2053
2054 static void free_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache_cpu *c, int cpu)
2055 {
2056         if (c < per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu) ||
2057                         c >= per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu) + NR_KMEM_CACHE_CPU) {
2058                 kfree(c);
2059                 return;
2060         }
2061         c->freelist = (void *)per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu);
2062         per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu) = c;
2063 }
2064
2065 static void free_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2066 {
2067         int cpu;
2068
2069         for_each_online_cpu(cpu) {
2070                 struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
2071
2072                 if (c) {
2073                         s->cpu_slab[cpu] = NULL;
2074                         free_kmem_cache_cpu(c, cpu);
2075                 }
2076         }
2077 }
2078
2079 static int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
2080 {
2081         int cpu;
2082
2083         for_each_online_cpu(cpu) {
2084                 struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
2085
2086                 if (c)
2087                         continue;
2088
2089                 c = alloc_kmem_cache_cpu(s, cpu, flags);
2090                 if (!c) {
2091                         free_kmem_cache_cpus(s);
2092                         return 0;
2093                 }
2094                 s->cpu_slab[cpu] = c;
2095         }
2096         return 1;
2097 }
2098
2099 /*
2100  * Initialize the per cpu array.
2101  */
2102 static void init_alloc_cpu_cpu(int cpu)
2103 {
2104         int i;
2105
2106         if (cpumask_test_cpu(cpu, to_cpumask(kmem_cach_cpu_free_init_once)))
2107                 return;
2108
2109         for (i = NR_KMEM_CACHE_CPU - 1; i >= 0; i--)
2110                 free_kmem_cache_cpu(&per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu)[i], cpu);
2111
2112         cpumask_set_cpu(cpu, to_cpumask(kmem_cach_cpu_free_init_once));
2113 }
2114
2115 static void __init init_alloc_cpu(void)
2116 {
2117         int cpu;
2118
2119         for_each_online_cpu(cpu)
2120                 init_alloc_cpu_cpu(cpu);
2121   }
2122
2123 #else
2124 static inline void free_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s) {}
2125 static inline void init_alloc_cpu(void) {}
2126
2127 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
2128 {
2129         init_kmem_cache_cpu(s, &s->cpu_slab);
2130         return 1;
2131 }
2132 #endif
2133
2134 #ifdef CONFIG_NUMA
2135 /*
2136  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
2137  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
2138  * possible.
2139  *
2140  * Note that this function only works on the kmalloc_node_cache
2141  * when allocating for the kmalloc_node_cache. This is used for bootstrapping
2142  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
2143  */
2144 static void early_kmem_cache_node_alloc(gfp_t gfpflags, int node)
2145 {
2146         struct page *page;
2147         struct kmem_cache_node *n;
2148         unsigned long flags;
2149
2150         BUG_ON(kmalloc_caches->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
2151
2152         page = new_slab(kmalloc_caches, gfpflags, node);
2153
2154         BUG_ON(!page);
2155         if (page_to_nid(page) != node) {
2156                 printk(KERN_ERR "SLUB: Unable to allocate memory from "
2157                                 "node %d\n", node);
2158                 printk(KERN_ERR "SLUB: Allocating a useless per node structure "
2159                                 "in order to be able to continue\n");
2160         }
2161
2162         n = page->freelist;
2163         BUG_ON(!n);
2164         page->freelist = get_freepointer(kmalloc_caches, n);
2165         page->inuse++;
2166         kmalloc_caches->node[node] = n;
2167 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2168         init_object(kmalloc_caches, n, 1);
2169         init_tracking(kmalloc_caches, n);
2170 #endif
2171         init_kmem_cache_node(n, kmalloc_caches);
2172         inc_slabs_node(kmalloc_caches, node, page->objects);
2173
2174         /*
2175          * lockdep requires consistent irq usage for each lock
2176          * so even though there cannot be a race this early in
2177          * the boot sequence, we still disable irqs.
2178          */
2179         local_irq_save(flags);
2180         add_partial(n, page, 0);
2181         local_irq_restore(flags);
2182 }
2183
2184 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2185 {
2186         int node;
2187
2188         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2189                 struct kmem_cache_node *n = s->node[node];
2190                 if (n && n != &s->local_node)
2191                         kmem_cache_free(kmalloc_caches, n);
2192                 s->node[node] = NULL;
2193         }
2194 }
2195
2196 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2197 {
2198         int node;
2199         int local_node;
2200
2201         if (slab_state >= UP)
2202                 local_node = page_to_nid(virt_to_page(s));
2203         else
2204                 local_node = 0;
2205
2206         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2207                 struct kmem_cache_node *n;
2208
2209                 if (local_node == node)
2210                         n = &s->local_node;
2211                 else {
2212                         if (slab_state == DOWN) {
2213                                 early_kmem_cache_node_alloc(gfpflags, node);
2214                                 continue;
2215                         }
2216                         n = kmem_cache_alloc_node(kmalloc_caches,
2217                                                         gfpflags, node);
2218
2219                         if (!n) {
2220                                 free_kmem_cache_nodes(s);
2221                                 return 0;
2222                         }
2223
2224                 }
2225                 s->node[node] = n;
2226                 init_kmem_cache_node(n, s);
2227         }
2228         return 1;
2229 }
2230 #else
2231 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2232 {
2233 }
2234
2235 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2236 {
2237         init_kmem_cache_node(&s->local_node, s);
2238         return 1;
2239 }
2240 #endif
2241
2242 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
2243 {
2244         if (min < MIN_PARTIAL)
2245                 min = MIN_PARTIAL;
2246         else if (min > MAX_PARTIAL)
2247                 min = MAX_PARTIAL;
2248         s->min_partial = min;
2249 }
2250
2251 /*
2252  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
2253  * a slab object.
2254  */
2255 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
2256 {
2257         unsigned long flags = s->flags;
2258         unsigned long size = s->objsize;
2259         unsigned long align = s->align;
2260         int order;
2261
2262         /*
2263          * Round up object size to the next word boundary. We can only
2264          * place the free pointer at word boundaries and this determines
2265          * the possible location of the free pointer.
2266          */
2267         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
2268
2269 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2270         /*
2271          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
2272          * the slab may touch the object after free or before allocation
2273          * then we should never poison the object itself.
2274          */
2275         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) &&
2276                         !s->ctor)
2277                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
2278         else
2279                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
2280
2281
2282         /*
2283          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
2284          * end of the object and the free pointer. If not then add an
2285          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
2286          */
2287         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->objsize)
2288                 size += sizeof(void *);
2289 #endif
2290
2291         /*
2292          * With that we have determined the number of bytes in actual use
2293          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
2294          */
2295         s->inuse = size;
2296
2297         if (((flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
2298                 s->ctor)) {
2299                 /*
2300                  * Relocate free pointer after the object if it is not
2301                  * permitted to overwrite the first word of the object on
2302                  * kmem_cache_free.
2303                  *
2304                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
2305                  * destructor or are poisoning the objects.
2306                  */
2307                 s->offset = size;
2308                 size += sizeof(void *);
2309         }
2310
2311 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2312         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2313                 /*
2314                  * Need to store information about allocs and frees after
2315                  * the object.
2316                  */
2317                 size += 2 * sizeof(struct track);
2318
2319         if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2320                 /*
2321                  * Add some empty padding so that we can catch
2322                  * overwrites from earlier objects rather than let
2323                  * tracking information or the free pointer be
2324                  * corrupted if a user writes before the start
2325                  * of the object.
2326                  */
2327                 size += sizeof(void *);
2328 #endif
2329
2330         /*
2331          * Determine the alignment based on various parameters that the
2332          * user specified and the dynamic determination of cache line size
2333          * on bootup.
2334          */
2335         align = calculate_alignment(flags, align, s->objsize);
2336
2337         /*
2338          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
2339          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
2340          * each object to conform to the alignment.
2341          */
2342         size = ALIGN(size, align);
2343         s->size = size;
2344         if (forced_order >= 0)
2345                 order = forced_order;
2346         else
2347                 order = calculate_order(size);
2348
2349         if (order < 0)
2350                 return 0;
2351
2352         s->allocflags = 0;
2353         if (order)
2354                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
2355
2356         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
2357                 s->allocflags |= SLUB_DMA;
2358
2359         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2360                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2361
2362         /*
2363          * Determine the number of objects per slab
2364          */
2365         s->oo = oo_make(order, size);
2366         s->min = oo_make(get_order(size), size);
2367         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
2368                 s->max = s->oo;
2369
2370         return !!oo_objects(s->oo);
2371
2372 }
2373
2374 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags,
2375                 const char *name, size_t size,
2376                 size_t align, unsigned long flags,
2377                 void (*ctor)(void *))
2378 {
2379         memset(s, 0, kmem_size);
2380         s->name = name;
2381         s->ctor = ctor;
2382         s->objsize = size;
2383         s->align = align;
2384         s->flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, ctor);
2385
2386         if (!calculate_sizes(s, -1))
2387                 goto error;
2388
2389         /*
2390          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
2391          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
2392          */
2393         set_min_partial(s, ilog2(s->size));
2394         s->refcount = 1;
2395 #ifdef CONFIG_NUMA
2396         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
2397 #endif
2398         if (!init_kmem_cache_nodes(s, gfpflags & ~SLUB_DMA))
2399                 goto error;
2400
2401         if (alloc_kmem_cache_cpus(s, gfpflags & ~SLUB_DMA))
2402                 return 1;
2403         free_kmem_cache_nodes(s);
2404 error:
2405         if (flags & SLAB_PANIC)
2406                 panic("Cannot create slab %s size=%lu realsize=%u "
2407                         "order=%u offset=%u flags=%lx\n",
2408                         s->name, (unsigned long)size, s->size, oo_order(s->oo),
2409                         s->offset, flags);
2410         return 0;
2411 }
2412
2413 /*
2414  * Check if a given pointer is valid
2415  */
2416 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *s, const void *object)
2417 {
2418         struct page *page;
2419
2420         page = get_object_page(object);
2421
2422         if (!page || s != page->slab)
2423                 /* No slab or wrong slab */
2424                 return 0;
2425
2426         if (!check_valid_pointer(s, page, object))
2427                 return 0;
2428
2429         /*
2430          * We could also check if the object is on the slabs freelist.
2431          * But this would be too expensive and it seems that the main
2432          * purpose of kmem_ptr_valid() is to check if the object belongs
2433          * to a certain slab.
2434          */
2435         return 1;
2436 }
2437 EXPORT_SYMBOL(kmem_ptr_validate);
2438
2439 /*
2440  * Determine the size of a slab object
2441  */
2442 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
2443 {
2444         return s->objsize;
2445 }
2446 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
2447
2448 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *s)
2449 {
2450         return s->name;
2451 }
2452 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_name);
2453
2454 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2455                                                         const char *text)
2456 {
2457 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2458         void *addr = page_address(page);
2459         void *p;
2460         DECLARE_BITMAP(map, page->objects);
2461
2462         bitmap_zero(map, page->objects);
2463         slab_err(s, page, "%s", text);
2464         slab_lock(page);
2465         for_each_free_object(p, s, page->freelist)
2466                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
2467
2468         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
2469
2470                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map)) {
2471                         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu\n",
2472                                                         p, p - addr);
2473                         print_tracking(s, p);
2474                 }
2475         }
2476         slab_unlock(page);
2477 #endif
2478 }
2479
2480 /*
2481  * Attempt to free all partial slabs on a node.
2482  */
2483 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
2484 {
2485         unsigned long flags;
2486         struct page *page, *h;
2487
2488         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2489         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, lru) {
2490                 if (!page->inuse) {
2491                         list_del(&page->lru);
2492                         discard_slab(s, page);
2493                         n->nr_partial--;
2494                 } else {
2495                         list_slab_objects(s, page,
2496                                 "Objects remaining on kmem_cache_close()");
2497                 }
2498         }
2499         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2500 }
2501
2502 /*
2503  * Release all resources used by a slab cache.
2504  */
2505 static inline int kmem_cache_close(struct kmem_cache *s)
2506 {
2507         int node;
2508
2509         flush_all(s);
2510
2511         /* Attempt to free all objects */
2512         free_kmem_cache_cpus(s);
2513         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2514                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
2515
2516                 free_partial(s, n);
2517                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
2518                         return 1;
2519         }
2520         free_kmem_cache_nodes(s);
2521         return 0;
2522 }
2523
2524 /*
2525  * Close a cache and release the kmem_cache structure
2526  * (must be used for caches created using kmem_cache_create)
2527  */
2528 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
2529 {
2530         down_write(&slub_lock);
2531         s->refcount--;
2532         if (!s->refcount) {
2533                 list_del(&s->list);
2534                 up_write(&slub_lock);
2535                 if (kmem_cache_close(s)) {
2536                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: %s called for cache that "
2537                                 "still has objects.\n", s->name, __func__);
2538                         dump_stack();
2539                 }
2540                 sysfs_slab_remove(s);
2541         } else
2542                 up_write(&slub_lock);
2543 }
2544 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2545
2546 /********************************************************************
2547  *              Kmalloc subsystem
2548  *******************************************************************/
2549
2550 struct kmem_cache kmalloc_caches[SLUB_PAGE_SHIFT] __cacheline_aligned;
2551 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
2552
2553 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
2554 {
2555         get_option(&str, &slub_min_order);
2556
2557         return 1;
2558 }
2559
2560 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
2561
2562 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
2563 {
2564         get_option(&str, &slub_max_order);
2565         slub_max_order = min(slub_max_order, MAX_ORDER - 1);
2566
2567         return 1;
2568 }
2569
2570 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
2571
2572 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
2573 {
2574         get_option(&str, &slub_min_objects);
2575
2576         return 1;
2577 }
2578
2579 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
2580
2581 static int __init setup_slub_nomerge(char *str)
2582 {
2583         slub_nomerge = 1;
2584         return 1;
2585 }
2586
2587 __setup("slub_nomerge", setup_slub_nomerge);
2588
2589 static struct kmem_cache *create_kmalloc_cache(struct kmem_cache *s,
2590                 const char *name, int size, gfp_t gfp_flags)
2591 {
2592         unsigned int flags = 0;
2593
2594         if (gfp_flags & SLUB_DMA)
2595                 flags = SLAB_CACHE_DMA;
2596
2597         /*
2598          * This function is called with IRQs disabled during early-boot on
2599          * single CPU so there's no need to take slub_lock here.
2600          */
2601         if (!kmem_cache_open(s, gfp_flags, name, size, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
2602                                                                 flags, NULL))
2603                 goto panic;
2604
2605         list_add(&s->list, &slab_caches);
2606
2607         if (sysfs_slab_add(s))
2608                 goto panic;
2609         return s;
2610
2611 panic:
2612         panic("Creation of kmalloc slab %s size=%d failed.\n", name, size);
2613 }
2614
2615 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2616 static struct kmem_cache *kmalloc_caches_dma[SLUB_PAGE_SHIFT];
2617
2618 static void sysfs_add_func(struct work_struct *w)
2619 {
2620         struct kmem_cache *s;
2621
2622         down_write(&slub_lock);
2623         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2624                 if (s->flags & __SYSFS_ADD_DEFERRED) {
2625                         s->flags &= ~__SYSFS_ADD_DEFERRED;
2626                         sysfs_slab_add(s);
2627                 }
2628         }
2629         up_write(&slub_lock);
2630 }
2631
2632 static DECLARE_WORK(sysfs_add_work, sysfs_add_func);
2633
2634 static noinline struct kmem_cache *dma_kmalloc_cache(int index, gfp_t flags)
2635 {
2636         struct kmem_cache *s;
2637         char *text;
2638         size_t realsize;
2639
2640         s = kmalloc_caches_dma[index];
2641         if (s)
2642                 return s;
2643
2644         /* Dynamically create dma cache */
2645         if (flags & __GFP_WAIT)
2646                 down_write(&slub_lock);
2647         else {
2648                 if (!down_write_trylock(&slub_lock))
2649                         goto out;
2650         }
2651
2652         if (kmalloc_caches_dma[index])
2653                 goto unlock_out;
2654
2655         realsize = kmalloc_caches[index].objsize;
2656         text = kasprintf(flags & ~SLUB_DMA, "kmalloc_dma-%d",
2657                          (unsigned int)realsize);
2658         s = kmalloc(kmem_size, flags & ~SLUB_DMA);
2659
2660         if (!s || !text || !kmem_cache_open(s, flags, text,
2661                         realsize, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
2662                         SLAB_CACHE_DMA|SLAB_NOTRACK|__SYSFS_ADD_DEFERRED,
2663                         NULL)) {
2664                 kfree(s);
2665                 kfree(text);
2666                 goto unlock_out;
2667         }
2668
2669         list_add(&s->list, &slab_caches);
2670         kmalloc_caches_dma[index] = s;
2671
2672         schedule_work(&sysfs_add_work);
2673
2674 unlock_out:
2675         up_write(&slub_lock);
2676 out:
2677         return kmalloc_caches_dma[index];
2678 }
2679 #endif
2680
2681 /*
2682  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
2683  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
2684  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
2685  * fls.
2686  */
2687 static s8 size_index[24] = {
2688         3,      /* 8 */
2689         4,      /* 16 */
2690         5,      /* 24 */
2691         5,      /* 32 */
2692         6,      /* 40 */
2693         6,      /* 48 */
2694         6,      /* 56 */
2695         6,      /* 64 */
2696         1,      /* 72 */
2697         1,      /* 80 */
2698         1,      /* 88 */
2699         1,      /* 96 */
2700         7,      /* 104 */
2701         7,      /* 112 */
2702         7,      /* 120 */
2703         7,      /* 128 */
2704         2,      /* 136 */
2705         2,      /* 144 */
2706         2,      /* 152 */
2707         2,      /* 160 */
2708         2,      /* 168 */
2709         2,      /* 176 */
2710         2,      /* 184 */
2711         2       /* 192 */
2712 };
2713
2714 static struct kmem_cache *get_slab(size_t size, gfp_t flags)
2715 {
2716         int index;
2717
2718         if (size <= 192) {
2719                 if (!size)
2720                         return ZERO_SIZE_PTR;
2721
2722                 index = size_index[(size - 1) / 8];
2723         } else
2724                 index = fls(size - 1);
2725
2726 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2727         if (unlikely((flags & SLUB_DMA)))
2728                 return dma_kmalloc_cache(index, flags);
2729
2730 #endif
2731         return &kmalloc_caches[index];
2732 }
2733
2734 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
2735 {
2736         struct kmem_cache *s;
2737         void *ret;
2738
2739         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
2740                 return kmalloc_large(size, flags);
2741
2742         s = get_slab(size, flags);
2743
2744         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2745                 return s;
2746
2747         ret = slab_alloc(s, flags, -1, _RET_IP_);
2748
2749         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
2750
2751         return ret;
2752 }
2753 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
2754
2755 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
2756 {
2757         struct page *page;
2758
2759         flags |= __GFP_COMP | __GFP_NOTRACK;
2760         page = alloc_pages_node(node, flags, get_order(size));
2761         if (page)
2762                 return page_address(page);
2763         else
2764                 return NULL;
2765 }
2766
2767 #ifdef CONFIG_NUMA
2768 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
2769 {
2770         struct kmem_cache *s;
2771         void *ret;
2772
2773         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE)) {
2774                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
2775
2776                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2777                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
2778                                    flags, node);
2779
2780                 return ret;
2781         }
2782
2783         s = get_slab(size, flags);
2784
2785         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2786                 return s;
2787
2788         ret = slab_alloc(s, flags, node, _RET_IP_);
2789
2790         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
2791
2792         return ret;
2793 }
2794 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
2795 #endif
2796
2797 size_t ksize(const void *object)
2798 {
2799         struct page *page;
2800         struct kmem_cache *s;
2801
2802         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
2803                 return 0;
2804
2805         page = virt_to_head_page(object);
2806
2807         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
2808                 WARN_ON(!PageCompound(page));
2809                 return PAGE_SIZE << compound_order(page);
2810         }
2811         s = page->slab;
2812
2813 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2814         /*
2815          * Debugging requires use of the padding between object
2816          * and whatever may come after it.
2817          */
2818         if (s->flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON))
2819                 return s->objsize;
2820
2821 #endif
2822         /*
2823          * If we have the need to store the freelist pointer
2824          * back there or track user information then we can
2825          * only use the space before that information.
2826          */
2827         if (s->flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_STORE_USER))
2828                 return s->inuse;
2829         /*
2830          * Else we can use all the padding etc for the allocation
2831          */
2832         return s->size;
2833 }
2834 EXPORT_SYMBOL(ksize);
2835
2836 void kfree(const void *x)
2837 {
2838         struct page *page;
2839         void *object = (void *)x;
2840
2841         trace_kfree(_RET_IP_, x);
2842
2843         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
2844                 return;
2845
2846         page = virt_to_head_page(x);
2847         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
2848                 BUG_ON(!PageCompound(page));
2849                 put_page(page);
2850                 return;
2851         }
2852         slab_free(page->slab, page, object, _RET_IP_);
2853 }
2854 EXPORT_SYMBOL(kfree);
2855
2856 /*
2857  * kmem_cache_shrink removes empty slabs from the partial lists and sorts
2858  * the remaining slabs by the number of items in use. The slabs with the
2859  * most items in use come first. New allocations will then fill those up
2860  * and thus they can be removed from the partial lists.
2861  *
2862  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
2863  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
2864  * are freed in them.
2865  */
2866 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
2867 {
2868         int node;
2869         int i;
2870         struct kmem_cache_node *n;
2871         struct page *page;
2872         struct page *t;
2873         int objects = oo_objects(s->max);
2874         struct list_head *slabs_by_inuse =
2875                 kmalloc(sizeof(struct list_head) * objects, GFP_KERNEL);
2876         unsigned long flags;
2877
2878         if (!slabs_by_inuse)
2879                 return -ENOMEM;
2880
2881         flush_all(s);
2882         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2883                 n = get_node(s, node);
2884
2885                 if (!n->nr_partial)
2886                         continue;
2887
2888                 for (i = 0; i < objects; i++)
2889                         INIT_LIST_HEAD(slabs_by_inuse + i);
2890
2891                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2892
2893                 /*
2894                  * Build lists indexed by the items in use in each slab.
2895                  *
2896                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
2897                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
2898                  */
2899                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, lru) {
2900                         if (!page->inuse && slab_trylock(page)) {
2901                                 /*
2902                                  * Must hold slab lock here because slab_free
2903                                  * may have freed the last object and be
2904                                  * waiting to release the slab.
2905                                  */
2906                                 list_del(&page->lru);
2907                                 n->nr_partial--;
2908                                 slab_unlock(page);
2909                                 discard_slab(s, page);
2910                         } else {
2911                                 list_move(&page->lru,
2912                                 slabs_by_inuse + page->inuse);
2913                         }
2914                 }
2915
2916                 /*
2917                  * Rebuild the partial list with the slabs filled up most
2918                  * first and the least used slabs at the end.
2919                  */
2920                 for (i = objects - 1; i >= 0; i--)
2921                         list_splice(slabs_by_inuse + i, n->partial.prev);
2922
2923                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2924         }
2925
2926         kfree(slabs_by_inuse);
2927         return 0;
2928 }
2929 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2930
2931 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
2932 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
2933 {
2934         struct kmem_cache *s;
2935
2936         down_read(&slub_lock);
2937         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
2938                 kmem_cache_shrink(s);
2939         up_read(&slub_lock);
2940
2941         return 0;
2942 }
2943
2944 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
2945 {
2946         struct kmem_cache_node *n;
2947         struct kmem_cache *s;
2948         struct memory_notify *marg = arg;
2949         int offline_node;
2950
2951         offline_node = marg->status_change_nid;
2952
2953         /*
2954          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
2955          * for it yet.
2956          */
2957         if (offline_node < 0)
2958                 return;
2959
2960         down_read(&slub_lock);
2961         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2962                 n = get_node(s, offline_node);
2963                 if (n) {
2964                         /*
2965                          * if n->nr_slabs > 0, slabs still exist on the node
2966                          * that is going down. We were unable to free them,
2967                          * and offline_pages() function shoudn't call this
2968                          * callback. So, we must fail.
2969                          */
2970                         BUG_ON(slabs_node(s, offline_node));
2971
2972                         s->node[offline_node] = NULL;
2973                         kmem_cache_free(kmalloc_caches, n);
2974                 }
2975         }
2976         up_read(&slub_lock);
2977 }
2978
2979 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
2980 {
2981         struct kmem_cache_node *n;
2982         struct kmem_cache *s;
2983         struct memory_notify *marg = arg;
2984         int nid = marg->status_change_nid;
2985         int ret = 0;
2986
2987         /*
2988          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
2989          * already created. Nothing to do.
2990          */
2991         if (nid < 0)
2992                 return 0;
2993
2994         /*
2995          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
2996          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
2997          * online.
2998          */
2999         down_read(&slub_lock);
3000         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3001                 /*
3002                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
3003                  *      since memory is not yet available from the node that
3004                  *      is brought up.
3005                  */
3006                 n = kmem_cache_alloc(kmalloc_caches, GFP_KERNEL);
3007                 if (!n) {
3008                         ret = -ENOMEM;
3009                         goto out;
3010                 }
3011                 init_kmem_cache_node(n, s);
3012                 s->node[nid] = n;
3013         }
3014 out:
3015         up_read(&slub_lock);
3016         return ret;
3017 }
3018
3019 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
3020                                 unsigned long action, void *arg)
3021 {
3022         int ret = 0;
3023
3024         switch (action) {
3025         case MEM_GOING_ONLINE:
3026                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
3027                 break;
3028         case MEM_GOING_OFFLINE:
3029                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
3030                 break;
3031         case MEM_OFFLINE:
3032         case MEM_CANCEL_ONLINE:
3033                 slab_mem_offline_callback(arg);
3034                 break;
3035         case MEM_ONLINE:
3036         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
3037                 break;
3038         }
3039         if (ret)
3040                 ret = notifier_from_errno(ret);
3041         else
3042                 ret = NOTIFY_OK;
3043         return ret;
3044 }
3045
3046 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
3047
3048 /********************************************************************
3049  *                      Basic setup of slabs
3050  *******************************************************************/
3051
3052 void __init kmem_cache_init(void)
3053 {
3054         int i;
3055         int caches = 0;
3056
3057         init_alloc_cpu();
3058
3059 #ifdef CONFIG_NUMA
3060         /*
3061          * Must first have the slab cache available for the allocations of the
3062          * struct kmem_cache_node's. There is special bootstrap code in
3063          * kmem_cache_open for slab_state == DOWN.
3064          */
3065         create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[0], "kmem_cache_node",
3066                 sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT);
3067         kmalloc_caches[0].refcount = -1;
3068         caches++;
3069
3070         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
3071 #endif
3072
3073         /* Able to allocate the per node structures */
3074         slab_state = PARTIAL;
3075
3076         /* Caches that are not of the two-to-the-power-of size */
3077         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64) {
3078                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[1],
3079                                 "kmalloc-96", 96, GFP_NOWAIT);
3080                 caches++;
3081                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[2],
3082                                 "kmalloc-192", 192, GFP_NOWAIT);
3083                 caches++;
3084         }
3085
3086         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i < SLUB_PAGE_SHIFT; i++) {
3087                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[i],
3088                         "kmalloc", 1 << i, GFP_NOWAIT);
3089                 caches++;
3090         }
3091
3092
3093         /*
3094          * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
3095          * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
3096          * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
3097          *
3098          * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
3099          * handle the index determination for the smaller caches.
3100          *
3101          * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
3102          * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
3103          */
3104         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
3105                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
3106
3107         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8)
3108                 size_index[(i - 1) / 8] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
3109
3110         if (KMALLOC_MIN_SIZE == 128) {
3111                 /*
3112                  * The 192 byte sized cache is not used if the alignment
3113                  * is 128 byte. Redirect kmalloc to use the 256 byte cache
3114                  * instead.
3115                  */
3116                 for (i = 128 + 8; i <= 192; i += 8)
3117                         size_index[(i - 1) / 8] = 8;
3118         }
3119
3120         slab_state = UP;
3121
3122         /* Provide the correct kmalloc names now that the caches are up */
3123         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i < SLUB_PAGE_SHIFT; i++)
3124                 kmalloc_caches[i]. name =
3125                         kasprintf(GFP_NOWAIT, "kmalloc-%d", 1 << i);
3126
3127 #ifdef CONFIG_SMP
3128         register_cpu_notifier(&slab_notifier);
3129         kmem_size = offsetof(struct kmem_cache, cpu_slab) +
3130                                 nr_cpu_ids * sizeof(struct kmem_cache_cpu *);
3131 #else
3132         kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
3133 #endif
3134
3135         printk(KERN_INFO
3136                 "SLUB: Genslabs=%d, HWalign=%d, Order=%d-%d, MinObjects=%d,"
3137                 " CPUs=%d, Nodes=%d\n",
3138                 caches, cache_line_size(),
3139                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
3140                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
3141 }
3142
3143 void __init kmem_cache_init_late(void)
3144 {
3145         /*
3146          * Interrupts are enabled now so all GFP allocations are safe.
3147          */
3148         slab_gfp_mask = __GFP_BITS_MASK;
3149 }
3150
3151 /*
3152  * Find a mergeable slab cache
3153  */
3154 static int slab_unmergeable(struct kmem_cache *s)
3155 {
3156         if (slub_nomerge || (s->flags & SLUB_NEVER_MERGE))
3157                 return 1;
3158
3159         if (s->ctor)
3160                 return 1;
3161
3162         /*
3163          * We may have set a slab to be unmergeable during bootstrap.
3164          */
3165         if (s->refcount < 0)
3166                 return 1;
3167
3168         return 0;
3169 }
3170
3171 static struct kmem_cache *find_mergeable(size_t size,
3172                 size_t align, unsigned long flags, const char *name,
3173                 void (*ctor)(void *))
3174 {
3175         struct kmem_cache *s;
3176
3177         if (slub_nomerge || (flags & SLUB_NEVER_MERGE))
3178                 return NULL;
3179
3180         if (ctor)
3181                 return NULL;
3182
3183         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
3184         align = calculate_alignment(flags, align, size);
3185         size = ALIGN(size, align);
3186         flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, NULL);
3187
3188         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3189                 if (slab_unmergeable(s))
3190                         continue;
3191
3192                 if (size > s->size)
3193                         continue;
3194
3195                 if ((flags & SLUB_MERGE_SAME) != (s->flags & SLUB_MERGE_SAME))
3196                                 continue;
3197                 /*
3198                  * Check if alignment is compatible.
3199                  * Courtesy of Adrian Drzewiecki
3200                  */
3201                 if ((s->size & ~(align - 1)) != s->size)
3202                         continue;
3203
3204                 if (s->size - size >= sizeof(void *))
3205                         continue;
3206
3207                 return s;
3208         }
3209         return NULL;
3210 }
3211
3212 struct kmem_cache *kmem_cache_create(const char *name, size_t size,
3213                 size_t align, unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
3214 {
3215         struct kmem_cache *s;
3216
3217         down_write(&slub_lock);
3218         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
3219         if (s) {
3220                 int cpu;
3221
3222                 s->refcount++;
3223                 /*
3224                  * Adjust the object sizes so that we clear
3225                  * the complete object on kzalloc.
3226                  */
3227                 s->objsize = max(s->objsize, (int)size);
3228
3229                 /*
3230                  * And then we need to update the object size in the
3231                  * per cpu structures
3232                  */
3233                 for_each_online_cpu(cpu)
3234                         get_cpu_slab(s, cpu)->objsize = s->objsize;
3235
3236                 s->inuse = max_t(int, s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
3237                 up_write(&slub_lock);
3238
3239                 if (sysfs_slab_alias(s, name)) {
3240                         down_write(&slub_lock);
3241                         s->refcount--;
3242                         up_write(&slub_lock);
3243                         goto err;
3244                 }
3245                 return s;
3246         }
3247
3248         s = kmalloc(kmem_size, GFP_KERNEL);
3249         if (s) {
3250                 if (kmem_cache_open(s, GFP_KERNEL, name,
3251                                 size, align, flags, ctor)) {
3252                         list_add(&s->list, &slab_caches);
3253                         up_write(&slub_lock);
3254                         if (sysfs_slab_add(s)) {
3255                                 down_write(&slub_lock);
3256                                 list_del(&s->list);
3257                                 up_write(&slub_lock);
3258                                 kfree(s);
3259                                 goto err;
3260                         }
3261                         return s;
3262                 }
3263                 kfree(s);
3264         }
3265         up_write(&slub_lock);
3266
3267 err:
3268         if (flags & SLAB_PANIC)
3269                 panic("Cannot create slabcache %s\n", name);
3270         else
3271                 s = NULL;
3272         return s;
3273 }
3274 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
3275
3276 #ifdef CONFIG_SMP
3277 /*
3278  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
3279  * necessary.
3280  */
3281 static int __cpuinit slab_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3282                 unsigned long action, void *hcpu)
3283 {
3284         long cpu = (long)hcpu;
3285         struct kmem_cache *s;
3286         unsigned long flags;
3287
3288         switch (action) {
3289         case CPU_UP_PREPARE:
3290         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3291                 init_alloc_cpu_cpu(cpu);
3292                 down_read(&slub_lock);
3293                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
3294                         s->cpu_slab[cpu] = alloc_kmem_cache_cpu(s, cpu,
3295                                                         GFP_KERNEL);
3296                 up_read(&slub_lock);
3297                 break;
3298
3299         case CPU_UP_CANCELED:
3300         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3301         case CPU_DEAD:
3302         case CPU_DEAD_FROZEN:
3303                 down_read(&slub_lock);
3304                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3305                         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
3306
3307                         local_irq_save(flags);
3308                         __flush_cpu_slab(s, cpu);
3309                         local_irq_restore(flags);
3310                         free_kmem_cache_cpu(c, cpu);
3311                         s->cpu_slab[cpu] = NULL;
3312                 }
3313                 up_read(&slub_lock);
3314                 break;
3315         default:
3316                 break;
3317         }
3318         return NOTIFY_OK;
3319 }
3320
3321 static struct notifier_block __cpuinitdata slab_notifier = {
3322         .notifier_call = slab_cpuup_callback
3323 };
3324
3325 #endif
3326
3327 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags, unsigned long caller)
3328 {
3329         struct kmem_cache *s;
3330         void *ret;
3331
3332         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
3333                 return kmalloc_large(size, gfpflags);
3334
3335         s = get_slab(size, gfpflags);
3336
3337         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3338                 return s;
3339
3340         ret = slab_alloc(s, gfpflags, -1, caller);
3341
3342         /* Honor the call site pointer we recieved. */
3343         trace_kmalloc(caller, ret, size, s->size, gfpflags);
3344
3345         return ret;
3346 }
3347
3348 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags,
3349                                         int node, unsigned long caller)
3350 {
3351         struct kmem_cache *s;
3352         void *ret;
3353
3354         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
3355                 return kmalloc_large_node(size, gfpflags, node);
3356
3357         s = get_slab(size, gfpflags);
3358
3359         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3360                 return s;
3361
3362         ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, caller);
3363
3364         /* Honor the call site pointer we recieved. */
3365         trace_kmalloc_node(caller, ret, size, s->size, gfpflags, node);
3366
3367         return ret;
3368 }
3369
3370 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3371 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
3372                                         int (*get_count)(struct page *))
3373 {
3374         unsigned long flags;
3375         unsigned long x = 0;
3376         struct page *page;
3377
3378         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3379         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
3380                 x += get_count(page);
3381         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3382         return x;
3383 }
3384
3385 static int count_inuse(struct page *page)
3386 {
3387         return page->inuse;
3388 }
3389
3390 static int count_total(struct page *page)
3391 {
3392         return page->objects;
3393 }
3394
3395 static int count_free(struct page *page)
3396 {
3397         return page->objects - page->inuse;
3398 }
3399
3400 static int validate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3401                                                 unsigned long *map)
3402 {
3403         void *p;
3404         void *addr = page_address(page);
3405
3406         if (!check_slab(s, page) ||
3407                         !on_freelist(s, page, NULL))
3408                 return 0;
3409
3410         /* Now we know that a valid freelist exists */
3411         bitmap_zero(map, page->objects);
3412
3413         for_each_free_object(p, s, page->freelist) {
3414                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
3415                 if (!check_object(s, page, p, 0))
3416                         return 0;
3417         }
3418
3419         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
3420                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
3421                         if (!check_object(s, page, p, 1))
3422                                 return 0;
3423         return 1;
3424 }
3425
3426 static void validate_slab_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3427                                                 unsigned long *map)
3428 {
3429         if (slab_trylock(page)) {
3430                 validate_slab(s, page, map);
3431                 slab_unlock(page);
3432         } else
3433                 printk(KERN_INFO "SLUB %s: Skipped busy slab 0x%p\n",
3434                         s->name, page);
3435
3436         if (s->flags & DEBUG_DEFAULT_FLAGS) {
3437                 if (!PageSlubDebug(page))
3438                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: SlubDebug not set "
3439                                 "on slab 0x%p\n", s->name, page);
3440         } else {
3441                 if (PageSlubDebug(page))
3442                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: SlubDebug set on "
3443                                 "slab 0x%p\n", s->name, page);
3444         }
3445 }
3446
3447 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
3448                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *map)
3449 {
3450         unsigned long count = 0;
3451         struct page *page;
3452         unsigned long flags;
3453
3454         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3455
3456         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru) {
3457                 validate_slab_slab(s, page, map);
3458                 count++;
3459         }
3460         if (count != n->nr_partial)
3461                 printk(KERN_ERR "SLUB %s: %ld partial slabs counted but "
3462                         "counter=%ld\n", s->name, count, n->nr_partial);
3463
3464         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
3465                 goto out;
3466
3467         list_for_each_entry(page, &n->full, lru) {
3468                 validate_slab_slab(s, page, map);
3469                 count++;
3470         }
3471         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs))
3472                 printk(KERN_ERR "SLUB: %s %ld slabs counted but "
3473                         "counter=%ld\n", s->name, count,
3474                         atomic_long_read(&n->nr_slabs));
3475
3476 out:
3477         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3478         return count;
3479 }
3480
3481 static long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
3482 {
3483         int node;
3484         unsigned long count = 0;
3485         unsigned long *map = kmalloc(BITS_TO_LONGS(oo_objects(s->max)) *
3486                                 sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
3487
3488         if (!map)
3489                 return -ENOMEM;
3490
3491         flush_all(s);
3492         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3493                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3494
3495                 count += validate_slab_node(s, n, map);
3496         }
3497         kfree(map);
3498         return count;
3499 }
3500
3501 #ifdef SLUB_RESILIENCY_TEST
3502 static void resiliency_test(void)
3503 {
3504         u8 *p;
3505
3506         printk(KERN_ERR "SLUB resiliency testing\n");
3507         printk(KERN_ERR "-----------------------\n");
3508         printk(KERN_ERR "A. Corruption after allocation\n");
3509
3510         p = kzalloc(16, GFP_KERNEL);