Merge branch 'slab/for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/penber...
[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 or atomic operatios
6  * and only uses a centralized lock to manage a pool of partial slabs.
7  *
8  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter
9  * (C) 2011 Linux Foundation, Christoph Lameter
10  */
11
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/swap.h> /* struct reclaim_state */
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/bit_spinlock.h>
16 #include <linux/interrupt.h>
17 #include <linux/bitops.h>
18 #include <linux/slab.h>
19 #include "slab.h"
20 #include <linux/proc_fs.h>
21 #include <linux/notifier.h>
22 #include <linux/seq_file.h>
23 #include <linux/kmemcheck.h>
24 #include <linux/cpu.h>
25 #include <linux/cpuset.h>
26 #include <linux/mempolicy.h>
27 #include <linux/ctype.h>
28 #include <linux/debugobjects.h>
29 #include <linux/kallsyms.h>
30 #include <linux/memory.h>
31 #include <linux/math64.h>
32 #include <linux/fault-inject.h>
33 #include <linux/stacktrace.h>
34 #include <linux/prefetch.h>
35 #include <linux/memcontrol.h>
36
37 #include <trace/events/kmem.h>
38
39 #include "internal.h"
40
41 /*
42  * Lock order:
43  *   1. slab_mutex (Global Mutex)
44  *   2. node->list_lock
45  *   3. slab_lock(page) (Only on some arches and for debugging)
46  *
47  *   slab_mutex
48  *
49  *   The role of the slab_mutex is to protect the list of all the slabs
50  *   and to synchronize major metadata changes to slab cache structures.
51  *
52  *   The slab_lock is only used for debugging and on arches that do not
53  *   have the ability to do a cmpxchg_double. It only protects the second
54  *   double word in the page struct. Meaning
55  *      A. page->freelist       -> List of object free in a page
56  *      B. page->counters       -> Counters of objects
57  *      C. page->frozen         -> frozen state
58  *
59  *   If a slab is frozen then it is exempt from list management. It is not
60  *   on any list. The processor that froze the slab is the one who can
61  *   perform list operations on the page. Other processors may put objects
62  *   onto the freelist but the processor that froze the slab is the only
63  *   one that can retrieve the objects from the page's freelist.
64  *
65  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
66  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
67  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
68  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
69  *   modified without taking the list lock).
70  *
71  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
72  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
73  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
74  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
75  *   the list lock.
76  *   Interrupts are disabled during allocation and deallocation in order to
77  *   make the slab allocator safe to use in the context of an irq. In addition
78  *   interrupts are disabled to ensure that the processor does not change
79  *   while handling per_cpu slabs, due to kernel preemption.
80  *
81  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
82  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
83  *
84  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
85  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
86  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
87  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
88  * cannot scan all objects.
89  *
90  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
91  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
92  * fast frees and allocs.
93  *
94  * Overloading of page flags that are otherwise used for LRU management.
95  *
96  * PageActive           The slab is frozen and exempt from list processing.
97  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
98  *                      such as satisfying allocations for a specific
99  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
100  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
101  *                      list operations. It is up to the processor holding
102  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
103  *                      when the slab is no longer needed.
104  *
105  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
106  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
107  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
108  *                      freelist that allows lockless access to
109  *                      free objects in addition to the regular freelist
110  *                      that requires the slab lock.
111  *
112  * PageError            Slab requires special handling due to debug
113  *                      options set. This moves slab handling out of
114  *                      the fast path and disables lockless freelists.
115  */
116
117 static inline int kmem_cache_debug(struct kmem_cache *s)
118 {
119 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
120         return unlikely(s->flags & SLAB_DEBUG_FLAGS);
121 #else
122         return 0;
123 #endif
124 }
125
126 static inline bool kmem_cache_has_cpu_partial(struct kmem_cache *s)
127 {
128 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
129         return !kmem_cache_debug(s);
130 #else
131         return false;
132 #endif
133 }
134
135 /*
136  * Issues still to be resolved:
137  *
138  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
139  *
140  * - Variable sizing of the per node arrays
141  */
142
143 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
144 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
145
146 /* Enable to log cmpxchg failures */
147 #undef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
148
149 /*
150  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
151  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
152  */
153 #define MIN_PARTIAL 5
154
155 /*
156  * Maximum number of desirable partial slabs.
157  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
158  * sort the partial list by the number of objects in the.
159  */
160 #define MAX_PARTIAL 10
161
162 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | \
163                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
164
165 /*
166  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
167  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
168  * metadata.
169  */
170 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
171
172 /*
173  * Set of flags that will prevent slab merging
174  */
175 #define SLUB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
176                 SLAB_TRACE | SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_NOLEAKTRACE | \
177                 SLAB_FAILSLAB)
178
179 #define SLUB_MERGE_SAME (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | \
180                 SLAB_CACHE_DMA | SLAB_NOTRACK)
181
182 #define OO_SHIFT        16
183 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
184 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       32767 /* since page.objects is u15 */
185
186 /* Internal SLUB flags */
187 #define __OBJECT_POISON         0x80000000UL /* Poison object */
188 #define __CMPXCHG_DOUBLE        0x40000000UL /* Use cmpxchg_double */
189
190 #ifdef CONFIG_SMP
191 static struct notifier_block slab_notifier;
192 #endif
193
194 /*
195  * Tracking user of a slab.
196  */
197 #define TRACK_ADDRS_COUNT 16
198 struct track {
199         unsigned long addr;     /* Called from address */
200 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
201         unsigned long addrs[TRACK_ADDRS_COUNT]; /* Called from address */
202 #endif
203         int cpu;                /* Was running on cpu */
204         int pid;                /* Pid context */
205         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
206 };
207
208 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
209
210 #ifdef CONFIG_SYSFS
211 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
212 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
213 static void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *);
214 static void memcg_propagate_slab_attrs(struct kmem_cache *s);
215 #else
216 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
217 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
218                                                         { return 0; }
219 static inline void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s) { }
220
221 static inline void memcg_propagate_slab_attrs(struct kmem_cache *s) { }
222 #endif
223
224 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
225 {
226 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
227         __this_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
228 #endif
229 }
230
231 /********************************************************************
232  *                      Core slab cache functions
233  *******************************************************************/
234
235 static inline struct kmem_cache_node *get_node(struct kmem_cache *s, int node)
236 {
237         return s->node[node];
238 }
239
240 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
241 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
242                                 struct page *page, const void *object)
243 {
244         void *base;
245
246         if (!object)
247                 return 1;
248
249         base = page_address(page);
250         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
251                 (object - base) % s->size) {
252                 return 0;
253         }
254
255         return 1;
256 }
257
258 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
259 {
260         return *(void **)(object + s->offset);
261 }
262
263 static void prefetch_freepointer(const struct kmem_cache *s, void *object)
264 {
265         prefetch(object + s->offset);
266 }
267
268 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
269 {
270         void *p;
271
272 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
273         probe_kernel_read(&p, (void **)(object + s->offset), sizeof(p));
274 #else
275         p = get_freepointer(s, object);
276 #endif
277         return p;
278 }
279
280 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
281 {
282         *(void **)(object + s->offset) = fp;
283 }
284
285 /* Loop over all objects in a slab */
286 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
287         for (__p = (__addr); __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size;\
288                         __p += (__s)->size)
289
290 /* Determine object index from a given position */
291 static inline int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
292 {
293         return (p - addr) / s->size;
294 }
295
296 static inline size_t slab_ksize(const struct kmem_cache *s)
297 {
298 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
299         /*
300          * Debugging requires use of the padding between object
301          * and whatever may come after it.
302          */
303         if (s->flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON))
304                 return s->object_size;
305
306 #endif
307         /*
308          * If we have the need to store the freelist pointer
309          * back there or track user information then we can
310          * only use the space before that information.
311          */
312         if (s->flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_STORE_USER))
313                 return s->inuse;
314         /*
315          * Else we can use all the padding etc for the allocation
316          */
317         return s->size;
318 }
319
320 static inline int order_objects(int order, unsigned long size, int reserved)
321 {
322         return ((PAGE_SIZE << order) - reserved) / size;
323 }
324
325 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(int order,
326                 unsigned long size, int reserved)
327 {
328         struct kmem_cache_order_objects x = {
329                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size, reserved)
330         };
331
332         return x;
333 }
334
335 static inline int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
336 {
337         return x.x >> OO_SHIFT;
338 }
339
340 static inline int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
341 {
342         return x.x & OO_MASK;
343 }
344
345 /*
346  * Per slab locking using the pagelock
347  */
348 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
349 {
350         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
351 }
352
353 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
354 {
355         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
356 }
357
358 /* Interrupts must be disabled (for the fallback code to work right) */
359 static inline bool __cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
360                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
361                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
362                 const char *n)
363 {
364         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
365 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
366     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
367         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
368                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
369                         freelist_old, counters_old,
370                         freelist_new, counters_new))
371                 return 1;
372         } else
373 #endif
374         {
375                 slab_lock(page);
376                 if (page->freelist == freelist_old && page->counters == counters_old) {
377                         page->freelist = freelist_new;
378                         page->counters = counters_new;
379                         slab_unlock(page);
380                         return 1;
381                 }
382                 slab_unlock(page);
383         }
384
385         cpu_relax();
386         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
387
388 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
389         printk(KERN_INFO "%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
390 #endif
391
392         return 0;
393 }
394
395 static inline bool cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
396                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
397                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
398                 const char *n)
399 {
400 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
401     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
402         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
403                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
404                         freelist_old, counters_old,
405                         freelist_new, counters_new))
406                 return 1;
407         } else
408 #endif
409         {
410                 unsigned long flags;
411
412                 local_irq_save(flags);
413                 slab_lock(page);
414                 if (page->freelist == freelist_old && page->counters == counters_old) {
415                         page->freelist = freelist_new;
416                         page->counters = counters_new;
417                         slab_unlock(page);
418                         local_irq_restore(flags);
419                         return 1;
420                 }
421                 slab_unlock(page);
422                 local_irq_restore(flags);
423         }
424
425         cpu_relax();
426         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
427
428 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
429         printk(KERN_INFO "%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
430 #endif
431
432         return 0;
433 }
434
435 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
436 /*
437  * Determine a map of object in use on a page.
438  *
439  * Node listlock must be held to guarantee that the page does
440  * not vanish from under us.
441  */
442 static void get_map(struct kmem_cache *s, struct page *page, unsigned long *map)
443 {
444         void *p;
445         void *addr = page_address(page);
446
447         for (p = page->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
448                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
449 }
450
451 /*
452  * Debug settings:
453  */
454 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
455 static int slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
456 #else
457 static int slub_debug;
458 #endif
459
460 static char *slub_debug_slabs;
461 static int disable_higher_order_debug;
462
463 /*
464  * Object debugging
465  */
466 static void print_section(char *text, u8 *addr, unsigned int length)
467 {
468         print_hex_dump(KERN_ERR, text, DUMP_PREFIX_ADDRESS, 16, 1, addr,
469                         length, 1);
470 }
471
472 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
473         enum track_item alloc)
474 {
475         struct track *p;
476
477         if (s->offset)
478                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
479         else
480                 p = object + s->inuse;
481
482         return p + alloc;
483 }
484
485 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
486                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
487 {
488         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
489
490         if (addr) {
491 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
492                 struct stack_trace trace;
493                 int i;
494
495                 trace.nr_entries = 0;
496                 trace.max_entries = TRACK_ADDRS_COUNT;
497                 trace.entries = p->addrs;
498                 trace.skip = 3;
499                 save_stack_trace(&trace);
500
501                 /* See rant in lockdep.c */
502                 if (trace.nr_entries != 0 &&
503                     trace.entries[trace.nr_entries - 1] == ULONG_MAX)
504                         trace.nr_entries--;
505
506                 for (i = trace.nr_entries; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
507                         p->addrs[i] = 0;
508 #endif
509                 p->addr = addr;
510                 p->cpu = smp_processor_id();
511                 p->pid = current->pid;
512                 p->when = jiffies;
513         } else
514                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
515 }
516
517 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
518 {
519         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
520                 return;
521
522         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
523         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
524 }
525
526 static void print_track(const char *s, struct track *t)
527 {
528         if (!t->addr)
529                 return;
530
531         printk(KERN_ERR "INFO: %s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
532                 s, (void *)t->addr, jiffies - t->when, t->cpu, t->pid);
533 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
534         {
535                 int i;
536                 for (i = 0; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
537                         if (t->addrs[i])
538                                 printk(KERN_ERR "\t%pS\n", (void *)t->addrs[i]);
539                         else
540                                 break;
541         }
542 #endif
543 }
544
545 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
546 {
547         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
548                 return;
549
550         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC));
551         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE));
552 }
553
554 static void print_page_info(struct page *page)
555 {
556         printk(KERN_ERR "INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
557                 page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
558
559 }
560
561 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
562 {
563         va_list args;
564         char buf[100];
565
566         va_start(args, fmt);
567         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
568         va_end(args);
569         printk(KERN_ERR "========================================"
570                         "=====================================\n");
571         printk(KERN_ERR "BUG %s (%s): %s\n", s->name, print_tainted(), buf);
572         printk(KERN_ERR "----------------------------------------"
573                         "-------------------------------------\n\n");
574
575         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
576 }
577
578 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
579 {
580         va_list args;
581         char buf[100];
582
583         va_start(args, fmt);
584         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
585         va_end(args);
586         printk(KERN_ERR "FIX %s: %s\n", s->name, buf);
587 }
588
589 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
590 {
591         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
592         u8 *addr = page_address(page);
593
594         print_tracking(s, p);
595
596         print_page_info(page);
597
598         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
599                         p, p - addr, get_freepointer(s, p));
600
601         if (p > addr + 16)
602                 print_section("Bytes b4 ", p - 16, 16);
603
604         print_section("Object ", p, min_t(unsigned long, s->object_size,
605                                 PAGE_SIZE));
606         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
607                 print_section("Redzone ", p + s->object_size,
608                         s->inuse - s->object_size);
609
610         if (s->offset)
611                 off = s->offset + sizeof(void *);
612         else
613                 off = s->inuse;
614
615         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
616                 off += 2 * sizeof(struct track);
617
618         if (off != s->size)
619                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
620                 print_section("Padding ", p + off, s->size - off);
621
622         dump_stack();
623 }
624
625 static void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
626                         u8 *object, char *reason)
627 {
628         slab_bug(s, "%s", reason);
629         print_trailer(s, page, object);
630 }
631
632 static void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page, const char *fmt, ...)
633 {
634         va_list args;
635         char buf[100];
636
637         va_start(args, fmt);
638         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
639         va_end(args);
640         slab_bug(s, "%s", buf);
641         print_page_info(page);
642         dump_stack();
643 }
644
645 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
646 {
647         u8 *p = object;
648
649         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
650                 memset(p, POISON_FREE, s->object_size - 1);
651                 p[s->object_size - 1] = POISON_END;
652         }
653
654         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
655                 memset(p + s->object_size, val, s->inuse - s->object_size);
656 }
657
658 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
659                                                 void *from, void *to)
660 {
661         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
662         memset(from, data, to - from);
663 }
664
665 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
666                         u8 *object, char *what,
667                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
668 {
669         u8 *fault;
670         u8 *end;
671
672         fault = memchr_inv(start, value, bytes);
673         if (!fault)
674                 return 1;
675
676         end = start + bytes;
677         while (end > fault && end[-1] == value)
678                 end--;
679
680         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
681         printk(KERN_ERR "INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
682                                         fault, end - 1, fault[0], value);
683         print_trailer(s, page, object);
684
685         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
686         return 0;
687 }
688
689 /*
690  * Object layout:
691  *
692  * object address
693  *      Bytes of the object to be managed.
694  *      If the freepointer may overlay the object then the free
695  *      pointer is the first word of the object.
696  *
697  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
698  *      0xa5 (POISON_END)
699  *
700  * object + s->object_size
701  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
702  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
703  *      object_size == inuse.
704  *
705  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
706  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
707  *
708  * object + s->inuse
709  *      Meta data starts here.
710  *
711  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
712  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
713  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
714  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
715  *              before the word boundary.
716  *
717  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
718  *
719  * object + s->size
720  *      Nothing is used beyond s->size.
721  *
722  * If slabcaches are merged then the object_size and inuse boundaries are mostly
723  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
724  * may be used with merged slabcaches.
725  */
726
727 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
728 {
729         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
730
731         if (s->offset)
732                 /* Freepointer is placed after the object. */
733                 off += sizeof(void *);
734
735         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
736                 /* We also have user information there */
737                 off += 2 * sizeof(struct track);
738
739         if (s->size == off)
740                 return 1;
741
742         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
743                                 p + off, POISON_INUSE, s->size - off);
744 }
745
746 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
747 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
748 {
749         u8 *start;
750         u8 *fault;
751         u8 *end;
752         int length;
753         int remainder;
754
755         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
756                 return 1;
757
758         start = page_address(page);
759         length = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) - s->reserved;
760         end = start + length;
761         remainder = length % s->size;
762         if (!remainder)
763                 return 1;
764
765         fault = memchr_inv(end - remainder, POISON_INUSE, remainder);
766         if (!fault)
767                 return 1;
768         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
769                 end--;
770
771         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
772         print_section("Padding ", end - remainder, remainder);
773
774         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, end - remainder, end);
775         return 0;
776 }
777
778 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
779                                         void *object, u8 val)
780 {
781         u8 *p = object;
782         u8 *endobject = object + s->object_size;
783
784         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
785                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
786                         endobject, val, s->inuse - s->object_size))
787                         return 0;
788         } else {
789                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->object_size < s->inuse) {
790                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
791                                 endobject, POISON_INUSE, s->inuse - s->object_size);
792                 }
793         }
794
795         if (s->flags & SLAB_POISON) {
796                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
797                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
798                                         POISON_FREE, s->object_size - 1) ||
799                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
800                                 p + s->object_size - 1, POISON_END, 1)))
801                         return 0;
802                 /*
803                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
804                  */
805                 check_pad_bytes(s, page, p);
806         }
807
808         if (!s->offset && val == SLUB_RED_ACTIVE)
809                 /*
810                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
811                  * freepointer while object is allocated.
812                  */
813                 return 1;
814
815         /* Check free pointer validity */
816         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
817                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
818                 /*
819                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
820                  * of the free objects in this slab. May cause
821                  * another error because the object count is now wrong.
822                  */
823                 set_freepointer(s, p, NULL);
824                 return 0;
825         }
826         return 1;
827 }
828
829 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
830 {
831         int maxobj;
832
833         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
834
835         if (!PageSlab(page)) {
836                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
837                 return 0;
838         }
839
840         maxobj = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
841         if (page->objects > maxobj) {
842                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
843                         s->name, page->objects, maxobj);
844                 return 0;
845         }
846         if (page->inuse > page->objects) {
847                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
848                         s->name, page->inuse, page->objects);
849                 return 0;
850         }
851         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
852         slab_pad_check(s, page);
853         return 1;
854 }
855
856 /*
857  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
858  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
859  */
860 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
861 {
862         int nr = 0;
863         void *fp;
864         void *object = NULL;
865         unsigned long max_objects;
866
867         fp = page->freelist;
868         while (fp && nr <= page->objects) {
869                 if (fp == search)
870                         return 1;
871                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
872                         if (object) {
873                                 object_err(s, page, object,
874                                         "Freechain corrupt");
875                                 set_freepointer(s, object, NULL);
876                                 break;
877                         } else {
878                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
879                                 page->freelist = NULL;
880                                 page->inuse = page->objects;
881                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
882                                 return 0;
883                         }
884                         break;
885                 }
886                 object = fp;
887                 fp = get_freepointer(s, object);
888                 nr++;
889         }
890
891         max_objects = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
892         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
893                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
894
895         if (page->objects != max_objects) {
896                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but "
897                         "should be %d", page->objects, max_objects);
898                 page->objects = max_objects;
899                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
900         }
901         if (page->inuse != page->objects - nr) {
902                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but "
903                         "counted were %d", page->inuse, page->objects - nr);
904                 page->inuse = page->objects - nr;
905                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
906         }
907         return search == NULL;
908 }
909
910 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
911                                                                 int alloc)
912 {
913         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
914                 printk(KERN_INFO "TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
915                         s->name,
916                         alloc ? "alloc" : "free",
917                         object, page->inuse,
918                         page->freelist);
919
920                 if (!alloc)
921                         print_section("Object ", (void *)object, s->object_size);
922
923                 dump_stack();
924         }
925 }
926
927 /*
928  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
929  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
930  */
931 static inline int slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
932 {
933         flags &= gfp_allowed_mask;
934         lockdep_trace_alloc(flags);
935         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
936
937         return should_failslab(s->object_size, flags, s->flags);
938 }
939
940 static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, void *object)
941 {
942         flags &= gfp_allowed_mask;
943         kmemcheck_slab_alloc(s, flags, object, slab_ksize(s));
944         kmemleak_alloc_recursive(object, s->object_size, 1, s->flags, flags);
945 }
946
947 static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x)
948 {
949         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
950
951         /*
952          * Trouble is that we may no longer disable interupts in the fast path
953          * So in order to make the debug calls that expect irqs to be
954          * disabled we need to disable interrupts temporarily.
955          */
956 #if defined(CONFIG_KMEMCHECK) || defined(CONFIG_LOCKDEP)
957         {
958                 unsigned long flags;
959
960                 local_irq_save(flags);
961                 kmemcheck_slab_free(s, x, s->object_size);
962                 debug_check_no_locks_freed(x, s->object_size);
963                 local_irq_restore(flags);
964         }
965 #endif
966         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
967                 debug_check_no_obj_freed(x, s->object_size);
968 }
969
970 /*
971  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
972  *
973  * list_lock must be held.
974  */
975 static void add_full(struct kmem_cache *s,
976         struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
977 {
978         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
979                 return;
980
981         list_add(&page->lru, &n->full);
982 }
983
984 /*
985  * list_lock must be held.
986  */
987 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page)
988 {
989         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
990                 return;
991
992         list_del(&page->lru);
993 }
994
995 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
996 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
997 {
998         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
999
1000         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1001 }
1002
1003 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1004 {
1005         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1006 }
1007
1008 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1009 {
1010         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1011
1012         /*
1013          * May be called early in order to allocate a slab for the
1014          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1015          * dilemma by deferring the increment of the count during
1016          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1017          */
1018         if (likely(n)) {
1019                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1020                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1021         }
1022 }
1023 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1024 {
1025         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1026
1027         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1028         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1029 }
1030
1031 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1032 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1033                                                                 void *object)
1034 {
1035         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
1036                 return;
1037
1038         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1039         init_tracking(s, object);
1040 }
1041
1042 static noinline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1043                                         void *object, unsigned long addr)
1044 {
1045         if (!check_slab(s, page))
1046                 goto bad;
1047
1048         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1049                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
1050                 goto bad;
1051         }
1052
1053         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1054                 goto bad;
1055
1056         /* Success perform special debug activities for allocs */
1057         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1058                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
1059         trace(s, page, object, 1);
1060         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1061         return 1;
1062
1063 bad:
1064         if (PageSlab(page)) {
1065                 /*
1066                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1067                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1068                  * as used avoids touching the remaining objects.
1069                  */
1070                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1071                 page->inuse = page->objects;
1072                 page->freelist = NULL;
1073         }
1074         return 0;
1075 }
1076
1077 static noinline struct kmem_cache_node *free_debug_processing(
1078         struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
1079         unsigned long addr, unsigned long *flags)
1080 {
1081         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1082
1083         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, *flags);
1084         slab_lock(page);
1085
1086         if (!check_slab(s, page))
1087                 goto fail;
1088
1089         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1090                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1091                 goto fail;
1092         }
1093
1094         if (on_freelist(s, page, object)) {
1095                 object_err(s, page, object, "Object already free");
1096                 goto fail;
1097         }
1098
1099         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1100                 goto out;
1101
1102         if (unlikely(s != page->slab_cache)) {
1103                 if (!PageSlab(page)) {
1104                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) "
1105                                 "outside of slab", object);
1106                 } else if (!page->slab_cache) {
1107                         printk(KERN_ERR
1108                                 "SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1109                                                 object);
1110                         dump_stack();
1111                 } else
1112                         object_err(s, page, object,
1113                                         "page slab pointer corrupt.");
1114                 goto fail;
1115         }
1116
1117         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1118                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
1119         trace(s, page, object, 0);
1120         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1121 out:
1122         slab_unlock(page);
1123         /*
1124          * Keep node_lock to preserve integrity
1125          * until the object is actually freed
1126          */
1127         return n;
1128
1129 fail:
1130         slab_unlock(page);
1131         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, *flags);
1132         slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
1133         return NULL;
1134 }
1135
1136 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1137 {
1138         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1139         if (*str++ != '=' || !*str)
1140                 /*
1141                  * No options specified. Switch on full debugging.
1142                  */
1143                 goto out;
1144
1145         if (*str == ',')
1146                 /*
1147                  * No options but restriction on slabs. This means full
1148                  * debugging for slabs matching a pattern.
1149                  */
1150                 goto check_slabs;
1151
1152         if (tolower(*str) == 'o') {
1153                 /*
1154                  * Avoid enabling debugging on caches if its minimum order
1155                  * would increase as a result.
1156                  */
1157                 disable_higher_order_debug = 1;
1158                 goto out;
1159         }
1160
1161         slub_debug = 0;
1162         if (*str == '-')
1163                 /*
1164                  * Switch off all debugging measures.
1165                  */
1166                 goto out;
1167
1168         /*
1169          * Determine which debug features should be switched on
1170          */
1171         for (; *str && *str != ','; str++) {
1172                 switch (tolower(*str)) {
1173                 case 'f':
1174                         slub_debug |= SLAB_DEBUG_FREE;
1175                         break;
1176                 case 'z':
1177                         slub_debug |= SLAB_RED_ZONE;
1178                         break;
1179                 case 'p':
1180                         slub_debug |= SLAB_POISON;
1181                         break;
1182                 case 'u':
1183                         slub_debug |= SLAB_STORE_USER;
1184                         break;
1185                 case 't':
1186                         slub_debug |= SLAB_TRACE;
1187                         break;
1188                 case 'a':
1189                         slub_debug |= SLAB_FAILSLAB;
1190                         break;
1191                 default:
1192                         printk(KERN_ERR "slub_debug option '%c' "
1193                                 "unknown. skipped\n", *str);
1194                 }
1195         }
1196
1197 check_slabs:
1198         if (*str == ',')
1199                 slub_debug_slabs = str + 1;
1200 out:
1201         return 1;
1202 }
1203
1204 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1205
1206 static unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1207         unsigned long flags, const char *name,
1208         void (*ctor)(void *))
1209 {
1210         /*
1211          * Enable debugging if selected on the kernel commandline.
1212          */
1213         if (slub_debug && (!slub_debug_slabs ||
1214                 !strncmp(slub_debug_slabs, name, strlen(slub_debug_slabs))))
1215                 flags |= slub_debug;
1216
1217         return flags;
1218 }
1219 #else
1220 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1221                         struct page *page, void *object) {}
1222
1223 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1224         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1225
1226 static inline struct kmem_cache_node *free_debug_processing(
1227         struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
1228         unsigned long addr, unsigned long *flags) { return NULL; }
1229
1230 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1231                         { return 1; }
1232 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1233                         void *object, u8 val) { return 1; }
1234 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1235                                         struct page *page) {}
1236 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page) {}
1237 static inline unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1238         unsigned long flags, const char *name,
1239         void (*ctor)(void *))
1240 {
1241         return flags;
1242 }
1243 #define slub_debug 0
1244
1245 #define disable_higher_order_debug 0
1246
1247 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1248                                                         { return 0; }
1249 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1250                                                         { return 0; }
1251 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1252                                                         int objects) {}
1253 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1254                                                         int objects) {}
1255
1256 static inline int slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
1257                                                         { return 0; }
1258
1259 static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
1260                 void *object) {}
1261
1262 static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x) {}
1263
1264 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1265
1266 /*
1267  * Slab allocation and freeing
1268  */
1269 static inline struct page *alloc_slab_page(gfp_t flags, int node,
1270                                         struct kmem_cache_order_objects oo)
1271 {
1272         int order = oo_order(oo);
1273
1274         flags |= __GFP_NOTRACK;
1275
1276         if (node == NUMA_NO_NODE)
1277                 return alloc_pages(flags, order);
1278         else
1279                 return alloc_pages_exact_node(node, flags, order);
1280 }
1281
1282 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1283 {
1284         struct page *page;
1285         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1286         gfp_t alloc_gfp;
1287
1288         flags &= gfp_allowed_mask;
1289
1290         if (flags & __GFP_WAIT)
1291                 local_irq_enable();
1292
1293         flags |= s->allocflags;
1294
1295         /*
1296          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1297          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1298          */
1299         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1300
1301         page = alloc_slab_page(alloc_gfp, node, oo);
1302         if (unlikely(!page)) {
1303                 oo = s->min;
1304                 /*
1305                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1306                  * Try a lower order alloc if possible
1307                  */
1308                 page = alloc_slab_page(flags, node, oo);
1309
1310                 if (page)
1311                         stat(s, ORDER_FALLBACK);
1312         }
1313
1314         if (kmemcheck_enabled && page
1315                 && !(s->flags & (SLAB_NOTRACK | DEBUG_DEFAULT_FLAGS))) {
1316                 int pages = 1 << oo_order(oo);
1317
1318                 kmemcheck_alloc_shadow(page, oo_order(oo), flags, node);
1319
1320                 /*
1321                  * Objects from caches that have a constructor don't get
1322                  * cleared when they're allocated, so we need to do it here.
1323                  */
1324                 if (s->ctor)
1325                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, pages);
1326                 else
1327                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, pages);
1328         }
1329
1330         if (flags & __GFP_WAIT)
1331                 local_irq_disable();
1332         if (!page)
1333                 return NULL;
1334
1335         page->objects = oo_objects(oo);
1336         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1337                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1338                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1339                 1 << oo_order(oo));
1340
1341         return page;
1342 }
1343
1344 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1345                                 void *object)
1346 {
1347         setup_object_debug(s, page, object);
1348         if (unlikely(s->ctor))
1349                 s->ctor(object);
1350 }
1351
1352 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1353 {
1354         struct page *page;
1355         void *start;
1356         void *last;
1357         void *p;
1358         int order;
1359
1360         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
1361
1362         page = allocate_slab(s,
1363                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1364         if (!page)
1365                 goto out;
1366
1367         order = compound_order(page);
1368         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1369         memcg_bind_pages(s, order);
1370         page->slab_cache = s;
1371         __SetPageSlab(page);
1372         if (page->pfmemalloc)
1373                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1374
1375         start = page_address(page);
1376
1377         if (unlikely(s->flags & SLAB_POISON))
1378                 memset(start, POISON_INUSE, PAGE_SIZE << order);
1379
1380         last = start;
1381         for_each_object(p, s, start, page->objects) {
1382                 setup_object(s, page, last);
1383                 set_freepointer(s, last, p);
1384                 last = p;
1385         }
1386         setup_object(s, page, last);
1387         set_freepointer(s, last, NULL);
1388
1389         page->freelist = start;
1390         page->inuse = page->objects;
1391         page->frozen = 1;
1392 out:
1393         return page;
1394 }
1395
1396 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1397 {
1398         int order = compound_order(page);
1399         int pages = 1 << order;
1400
1401         if (kmem_cache_debug(s)) {
1402                 void *p;
1403
1404                 slab_pad_check(s, page);
1405                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1406                                                 page->objects)
1407                         check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE);
1408         }
1409
1410         kmemcheck_free_shadow(page, compound_order(page));
1411
1412         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1413                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1414                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1415                 -pages);
1416
1417         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1418         __ClearPageSlab(page);
1419
1420         memcg_release_pages(s, order);
1421         page_mapcount_reset(page);
1422         if (current->reclaim_state)
1423                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1424         __free_memcg_kmem_pages(page, order);
1425 }
1426
1427 #define need_reserve_slab_rcu                                           \
1428         (sizeof(((struct page *)NULL)->lru) < sizeof(struct rcu_head))
1429
1430 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1431 {
1432         struct page *page;
1433
1434         if (need_reserve_slab_rcu)
1435                 page = virt_to_head_page(h);
1436         else
1437                 page = container_of((struct list_head *)h, struct page, lru);
1438
1439         __free_slab(page->slab_cache, page);
1440 }
1441
1442 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1443 {
1444         if (unlikely(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1445                 struct rcu_head *head;
1446
1447                 if (need_reserve_slab_rcu) {
1448                         int order = compound_order(page);
1449                         int offset = (PAGE_SIZE << order) - s->reserved;
1450
1451                         VM_BUG_ON(s->reserved != sizeof(*head));
1452                         head = page_address(page) + offset;
1453                 } else {
1454                         /*
1455                          * RCU free overloads the RCU head over the LRU
1456                          */
1457                         head = (void *)&page->lru;
1458                 }
1459
1460                 call_rcu(head, rcu_free_slab);
1461         } else
1462                 __free_slab(s, page);
1463 }
1464
1465 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1466 {
1467         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1468         free_slab(s, page);
1469 }
1470
1471 /*
1472  * Management of partially allocated slabs.
1473  *
1474  * list_lock must be held.
1475  */
1476 static inline void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1477                                 struct page *page, int tail)
1478 {
1479         n->nr_partial++;
1480         if (tail == DEACTIVATE_TO_TAIL)
1481                 list_add_tail(&page->lru, &n->partial);
1482         else
1483                 list_add(&page->lru, &n->partial);
1484 }
1485
1486 /*
1487  * list_lock must be held.
1488  */
1489 static inline void remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
1490                                         struct page *page)
1491 {
1492         list_del(&page->lru);
1493         n->nr_partial--;
1494 }
1495
1496 /*
1497  * Remove slab from the partial list, freeze it and
1498  * return the pointer to the freelist.
1499  *
1500  * Returns a list of objects or NULL if it fails.
1501  *
1502  * Must hold list_lock since we modify the partial list.
1503  */
1504 static inline void *acquire_slab(struct kmem_cache *s,
1505                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
1506                 int mode, int *objects)
1507 {
1508         void *freelist;
1509         unsigned long counters;
1510         struct page new;
1511
1512         /*
1513          * Zap the freelist and set the frozen bit.
1514          * The old freelist is the list of objects for the
1515          * per cpu allocation list.
1516          */
1517         freelist = page->freelist;
1518         counters = page->counters;
1519         new.counters = counters;
1520         *objects = new.objects - new.inuse;
1521         if (mode) {
1522                 new.inuse = page->objects;
1523                 new.freelist = NULL;
1524         } else {
1525                 new.freelist = freelist;
1526         }
1527
1528         VM_BUG_ON(new.frozen);
1529         new.frozen = 1;
1530
1531         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1532                         freelist, counters,
1533                         new.freelist, new.counters,
1534                         "acquire_slab"))
1535                 return NULL;
1536
1537         remove_partial(n, page);
1538         WARN_ON(!freelist);
1539         return freelist;
1540 }
1541
1542 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain);
1543 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags);
1544
1545 /*
1546  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1547  */
1548 static void *get_partial_node(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1549                                 struct kmem_cache_cpu *c, gfp_t flags)
1550 {
1551         struct page *page, *page2;
1552         void *object = NULL;
1553         int available = 0;
1554         int objects;
1555
1556         /*
1557          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1558          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1559          * partial slab and there is none available then get_partials()
1560          * will return NULL.
1561          */
1562         if (!n || !n->nr_partial)
1563                 return NULL;
1564
1565         spin_lock(&n->list_lock);
1566         list_for_each_entry_safe(page, page2, &n->partial, lru) {
1567                 void *t;
1568
1569                 if (!pfmemalloc_match(page, flags))
1570                         continue;
1571
1572                 t = acquire_slab(s, n, page, object == NULL, &objects);
1573                 if (!t)
1574                         break;
1575
1576                 available += objects;
1577                 if (!object) {
1578                         c->page = page;
1579                         stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1580                         object = t;
1581                 } else {
1582                         put_cpu_partial(s, page, 0);
1583                         stat(s, CPU_PARTIAL_NODE);
1584                 }
1585                 if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s)
1586                         || available > s->cpu_partial / 2)
1587                         break;
1588
1589         }
1590         spin_unlock(&n->list_lock);
1591         return object;
1592 }
1593
1594 /*
1595  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1596  */
1597 static void *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
1598                 struct kmem_cache_cpu *c)
1599 {
1600 #ifdef CONFIG_NUMA
1601         struct zonelist *zonelist;
1602         struct zoneref *z;
1603         struct zone *zone;
1604         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1605         void *object;
1606         unsigned int cpuset_mems_cookie;
1607
1608         /*
1609          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1610          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1611          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1612          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1613          *
1614          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1615          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1616          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1617          * from other nodes and filled up.
1618          *
1619          * If /sys/kernel/slab/xx/defrag_ratio is set to 100 (which makes
1620          * defrag_ratio = 1000) then every (well almost) allocation will
1621          * first attempt to defrag slab caches on other nodes. This means
1622          * scanning over all nodes to look for partial slabs which may be
1623          * expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1624          * with available objects.
1625          */
1626         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1627                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1628                 return NULL;
1629
1630         do {
1631                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
1632                 zonelist = node_zonelist(slab_node(), flags);
1633                 for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1634                         struct kmem_cache_node *n;
1635
1636                         n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1637
1638                         if (n && cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
1639                                         n->nr_partial > s->min_partial) {
1640                                 object = get_partial_node(s, n, c, flags);
1641                                 if (object) {
1642                                         /*
1643                                          * Return the object even if
1644                                          * put_mems_allowed indicated that
1645                                          * the cpuset mems_allowed was
1646                                          * updated in parallel. It's a
1647                                          * harmless race between the alloc
1648                                          * and the cpuset update.
1649                                          */
1650                                         put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie);
1651                                         return object;
1652                                 }
1653                         }
1654                 }
1655         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
1656 #endif
1657         return NULL;
1658 }
1659
1660 /*
1661  * Get a partial page, lock it and return it.
1662  */
1663 static void *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node,
1664                 struct kmem_cache_cpu *c)
1665 {
1666         void *object;
1667         int searchnode = (node == NUMA_NO_NODE) ? numa_node_id() : node;
1668
1669         object = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode), c, flags);
1670         if (object || node != NUMA_NO_NODE)
1671                 return object;
1672
1673         return get_any_partial(s, flags, c);
1674 }
1675
1676 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1677 /*
1678  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguiation
1679  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
1680  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
1681  */
1682 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
1683 #else
1684 /*
1685  * No preemption supported therefore also no need to check for
1686  * different cpus.
1687  */
1688 #define TID_STEP 1
1689 #endif
1690
1691 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
1692 {
1693         return tid + TID_STEP;
1694 }
1695
1696 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
1697 {
1698         return tid % TID_STEP;
1699 }
1700
1701 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
1702 {
1703         return tid / TID_STEP;
1704 }
1705
1706 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
1707 {
1708         return cpu;
1709 }
1710
1711 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
1712                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
1713 {
1714 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
1715         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
1716
1717         printk(KERN_INFO "%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
1718
1719 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1720         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
1721                 printk("due to cpu change %d -> %d\n",
1722                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
1723         else
1724 #endif
1725         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
1726                 printk("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
1727                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
1728         else
1729                 printk("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
1730                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
1731 #endif
1732         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
1733 }
1734
1735 static void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
1736 {
1737         int cpu;
1738
1739         for_each_possible_cpu(cpu)
1740                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->tid = init_tid(cpu);
1741 }
1742
1743 /*
1744  * Remove the cpu slab
1745  */
1746 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *freelist)
1747 {
1748         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FULL, M_FREE };
1749         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1750         int lock = 0;
1751         enum slab_modes l = M_NONE, m = M_NONE;
1752         void *nextfree;
1753         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
1754         struct page new;
1755         struct page old;
1756
1757         if (page->freelist) {
1758                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
1759                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
1760         }
1761
1762         /*
1763          * Stage one: Free all available per cpu objects back
1764          * to the page freelist while it is still frozen. Leave the
1765          * last one.
1766          *
1767          * There is no need to take the list->lock because the page
1768          * is still frozen.
1769          */
1770         while (freelist && (nextfree = get_freepointer(s, freelist))) {
1771                 void *prior;
1772                 unsigned long counters;
1773
1774                 do {
1775                         prior = page->freelist;
1776                         counters = page->counters;
1777                         set_freepointer(s, freelist, prior);
1778                         new.counters = counters;
1779                         new.inuse--;
1780                         VM_BUG_ON(!new.frozen);
1781
1782                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1783                         prior, counters,
1784                         freelist, new.counters,
1785                         "drain percpu freelist"));
1786
1787                 freelist = nextfree;
1788         }
1789
1790         /*
1791          * Stage two: Ensure that the page is unfrozen while the
1792          * list presence reflects the actual number of objects
1793          * during unfreeze.
1794          *
1795          * We setup the list membership and then perform a cmpxchg
1796          * with the count. If there is a mismatch then the page
1797          * is not unfrozen but the page is on the wrong list.
1798          *
1799          * Then we restart the process which may have to remove
1800          * the page from the list that we just put it on again
1801          * because the number of objects in the slab may have
1802          * changed.
1803          */
1804 redo:
1805
1806         old.freelist = page->freelist;
1807         old.counters = page->counters;
1808         VM_BUG_ON(!old.frozen);
1809
1810         /* Determine target state of the slab */
1811         new.counters = old.counters;
1812         if (freelist) {
1813                 new.inuse--;
1814                 set_freepointer(s, freelist, old.freelist);
1815                 new.freelist = freelist;
1816         } else
1817                 new.freelist = old.freelist;
1818
1819         new.frozen = 0;
1820
1821         if (!new.inuse && n->nr_partial > s->min_partial)
1822                 m = M_FREE;
1823         else if (new.freelist) {
1824                 m = M_PARTIAL;
1825                 if (!lock) {
1826                         lock = 1;
1827                         /*
1828                          * Taking the spinlock removes the possiblity
1829                          * that acquire_slab() will see a slab page that
1830                          * is frozen
1831                          */
1832                         spin_lock(&n->list_lock);
1833                 }
1834         } else {
1835                 m = M_FULL;
1836                 if (kmem_cache_debug(s) && !lock) {
1837                         lock = 1;
1838                         /*
1839                          * This also ensures that the scanning of full
1840                          * slabs from diagnostic functions will not see
1841                          * any frozen slabs.
1842                          */
1843                         spin_lock(&n->list_lock);
1844                 }
1845         }
1846
1847         if (l != m) {
1848
1849                 if (l == M_PARTIAL)
1850
1851                         remove_partial(n, page);
1852
1853                 else if (l == M_FULL)
1854
1855                         remove_full(s, page);
1856
1857                 if (m == M_PARTIAL) {
1858
1859                         add_partial(n, page, tail);
1860                         stat(s, tail);
1861
1862                 } else if (m == M_FULL) {
1863
1864                         stat(s, DEACTIVATE_FULL);
1865                         add_full(s, n, page);
1866
1867                 }
1868         }
1869
1870         l = m;
1871         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1872                                 old.freelist, old.counters,
1873                                 new.freelist, new.counters,
1874                                 "unfreezing slab"))
1875                 goto redo;
1876
1877         if (lock)
1878                 spin_unlock(&n->list_lock);
1879
1880         if (m == M_FREE) {
1881                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
1882                 discard_slab(s, page);
1883                 stat(s, FREE_SLAB);
1884         }
1885 }
1886
1887 /*
1888  * Unfreeze all the cpu partial slabs.
1889  *
1890  * This function must be called with interrupts disabled
1891  * for the cpu using c (or some other guarantee must be there
1892  * to guarantee no concurrent accesses).
1893  */
1894 static void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s,
1895                 struct kmem_cache_cpu *c)
1896 {
1897 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
1898         struct kmem_cache_node *n = NULL, *n2 = NULL;
1899         struct page *page, *discard_page = NULL;
1900
1901         while ((page = c->partial)) {
1902                 struct page new;
1903                 struct page old;
1904
1905                 c->partial = page->next;
1906
1907                 n2 = get_node(s, page_to_nid(page));
1908                 if (n != n2) {
1909                         if (n)
1910                                 spin_unlock(&n->list_lock);
1911
1912                         n = n2;
1913                         spin_lock(&n->list_lock);
1914                 }
1915
1916                 do {
1917
1918                         old.freelist = page->freelist;
1919                         old.counters = page->counters;
1920                         VM_BUG_ON(!old.frozen);
1921
1922                         new.counters = old.counters;
1923                         new.freelist = old.freelist;
1924
1925                         new.frozen = 0;
1926
1927                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1928                                 old.freelist, old.counters,
1929                                 new.freelist, new.counters,
1930                                 "unfreezing slab"));
1931
1932                 if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial > s->min_partial)) {
1933                         page->next = discard_page;
1934                         discard_page = page;
1935                 } else {
1936                         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
1937                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
1938                 }
1939         }
1940
1941         if (n)
1942                 spin_unlock(&n->list_lock);
1943
1944         while (discard_page) {
1945                 page = discard_page;
1946                 discard_page = discard_page->next;
1947
1948                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
1949                 discard_slab(s, page);
1950                 stat(s, FREE_SLAB);
1951         }
1952 #endif
1953 }
1954
1955 /*
1956  * Put a page that was just frozen (in __slab_free) into a partial page
1957  * slot if available. This is done without interrupts disabled and without
1958  * preemption disabled. The cmpxchg is racy and may put the partial page
1959  * onto a random cpus partial slot.
1960  *
1961  * If we did not find a slot then simply move all the partials to the
1962  * per node partial list.
1963  */
1964 static void put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain)
1965 {
1966 #ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
1967         struct page *oldpage;
1968         int pages;
1969         int pobjects;
1970
1971         if (!s->cpu_partial)
1972                 return;
1973
1974         do {
1975                 pages = 0;
1976                 pobjects = 0;
1977                 oldpage = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
1978
1979                 if (oldpage) {
1980                         pobjects = oldpage->pobjects;
1981                         pages = oldpage->pages;
1982                         if (drain && pobjects > s->cpu_partial) {
1983                                 unsigned long flags;
1984                                 /*
1985                                  * partial array is full. Move the existing
1986                                  * set to the per node partial list.
1987                                  */
1988                                 local_irq_save(flags);
1989                                 unfreeze_partials(s, this_cpu_ptr(s->cpu_slab));
1990                                 local_irq_restore(flags);
1991                                 oldpage = NULL;
1992                                 pobjects = 0;
1993                                 pages = 0;
1994                                 stat(s, CPU_PARTIAL_DRAIN);
1995                         }
1996                 }
1997
1998                 pages++;
1999                 pobjects += page->objects - page->inuse;
2000
2001                 page->pages = pages;
2002                 page->pobjects = pobjects;
2003                 page->next = oldpage;
2004
2005         } while (this_cpu_cmpxchg(s->cpu_slab->partial, oldpage, page) != oldpage);
2006 #endif
2007 }
2008
2009 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
2010 {
2011         stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2012         deactivate_slab(s, c->page, c->freelist);
2013
2014         c->tid = next_tid(c->tid);
2015         c->page = NULL;
2016         c->freelist = NULL;
2017 }
2018
2019 /*
2020  * Flush cpu slab.
2021  *
2022  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
2023  */
2024 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
2025 {
2026         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2027
2028         if (likely(c)) {
2029                 if (c->page)
2030                         flush_slab(s, c);
2031
2032                 unfreeze_partials(s, c);
2033         }
2034 }
2035
2036 static void flush_cpu_slab(void *d)
2037 {
2038         struct kmem_cache *s = d;
2039
2040         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
2041 }
2042
2043 static bool has_cpu_slab(int cpu, void *info)
2044 {
2045         struct kmem_cache *s = info;
2046         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2047
2048         return c->page || c->partial;
2049 }
2050
2051 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
2052 {
2053         on_each_cpu_cond(has_cpu_slab, flush_cpu_slab, s, 1, GFP_ATOMIC);
2054 }
2055
2056 /*
2057  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
2058  * locality expectations.
2059  */
2060 static inline int node_match(struct page *page, int node)
2061 {
2062 #ifdef CONFIG_NUMA
2063         if (!page || (node != NUMA_NO_NODE && page_to_nid(page) != node))
2064                 return 0;
2065 #endif
2066         return 1;
2067 }
2068
2069 static int count_free(struct page *page)
2070 {
2071         return page->objects - page->inuse;
2072 }
2073
2074 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
2075                                         int (*get_count)(struct page *))
2076 {
2077         unsigned long flags;
2078         unsigned long x = 0;
2079         struct page *page;
2080
2081         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2082         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
2083                 x += get_count(page);
2084         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2085         return x;
2086 }
2087
2088 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
2089 {
2090 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2091         return atomic_long_read(&n->total_objects);
2092 #else
2093         return 0;
2094 #endif
2095 }
2096
2097 static noinline void
2098 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
2099 {
2100         int node;
2101
2102         printk(KERN_WARNING
2103                 "SLUB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
2104                 nid, gfpflags);
2105         printk(KERN_WARNING "  cache: %s, object size: %d, buffer size: %d, "
2106                 "default order: %d, min order: %d\n", s->name, s->object_size,
2107                 s->size, oo_order(s->oo), oo_order(s->min));
2108
2109         if (oo_order(s->min) > get_order(s->object_size))
2110                 printk(KERN_WARNING "  %s debugging increased min order, use "
2111                        "slub_debug=O to disable.\n", s->name);
2112
2113         for_each_online_node(node) {
2114                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
2115                 unsigned long nr_slabs;
2116                 unsigned long nr_objs;
2117                 unsigned long nr_free;
2118
2119                 if (!n)
2120                         continue;
2121
2122                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
2123                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
2124                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
2125
2126                 printk(KERN_WARNING
2127                         "  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
2128                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
2129         }
2130 }
2131
2132 static inline void *new_slab_objects(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
2133                         int node, struct kmem_cache_cpu **pc)
2134 {
2135         void *freelist;
2136         struct kmem_cache_cpu *c = *pc;
2137         struct page *page;
2138
2139         freelist = get_partial(s, flags, node, c);
2140
2141         if (freelist)
2142                 return freelist;
2143
2144         page = new_slab(s, flags, node);
2145         if (page) {
2146                 c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2147                 if (c->page)
2148                         flush_slab(s, c);
2149
2150                 /*
2151                  * No other reference to the page yet so we can
2152                  * muck around with it freely without cmpxchg
2153                  */
2154                 freelist = page->freelist;
2155                 page->freelist = NULL;
2156
2157                 stat(s, ALLOC_SLAB);
2158                 c->page = page;
2159                 *pc = c;
2160         } else
2161                 freelist = NULL;
2162
2163         return freelist;
2164 }
2165
2166 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags)
2167 {
2168         if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page)))
2169                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
2170
2171         return true;
2172 }
2173
2174 /*
2175  * Check the page->freelist of a page and either transfer the freelist to the per cpu freelist
2176  * or deactivate the page.
2177  *
2178  * The page is still frozen if the return value is not NULL.
2179  *
2180  * If this function returns NULL then the page has been unfrozen.
2181  *
2182  * This function must be called with interrupt disabled.
2183  */
2184 static inline void *get_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2185 {
2186         struct page new;
2187         unsigned long counters;
2188         void *freelist;
2189
2190         do {
2191                 freelist = page->freelist;
2192                 counters = page->counters;
2193
2194                 new.counters = counters;
2195                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
2196
2197                 new.inuse = page->objects;
2198                 new.frozen = freelist != NULL;
2199
2200         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2201                 freelist, counters,
2202                 NULL, new.counters,
2203                 "get_freelist"));
2204
2205         return freelist;
2206 }
2207
2208 /*
2209  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
2210  * debugging duties.
2211  *
2212  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
2213  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
2214  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
2215  *
2216  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
2217  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
2218  * rest of the freelist to the lockless freelist.
2219  *
2220  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
2221  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
2222  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
2223  */
2224 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2225                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2226 {
2227         void *freelist;
2228         struct page *page;
2229         unsigned long flags;
2230
2231         local_irq_save(flags);
2232 #ifdef CONFIG_PREEMPT
2233         /*
2234          * We may have been preempted and rescheduled on a different
2235          * cpu before disabling interrupts. Need to reload cpu area
2236          * pointer.
2237          */
2238         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2239 #endif
2240
2241         page = c->page;
2242         if (!page)
2243                 goto new_slab;
2244 redo:
2245
2246         if (unlikely(!node_match(page, node))) {
2247                 stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
2248                 deactivate_slab(s, page, c->freelist);
2249                 c->page = NULL;
2250                 c->freelist = NULL;
2251                 goto new_slab;
2252         }
2253
2254         /*
2255          * By rights, we should be searching for a slab page that was
2256          * PFMEMALLOC but right now, we are losing the pfmemalloc
2257          * information when the page leaves the per-cpu allocator
2258          */
2259         if (unlikely(!pfmemalloc_match(page, gfpflags))) {
2260                 deactivate_slab(s, page, c->freelist);
2261                 c->page = NULL;
2262                 c->freelist = NULL;
2263                 goto new_slab;
2264         }
2265
2266         /* must check again c->freelist in case of cpu migration or IRQ */
2267         freelist = c->freelist;
2268         if (freelist)
2269                 goto load_freelist;
2270
2271         stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
2272
2273         freelist = get_freelist(s, page);
2274
2275         if (!freelist) {
2276                 c->page = NULL;
2277                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
2278                 goto new_slab;
2279         }
2280
2281         stat(s, ALLOC_REFILL);
2282
2283 load_freelist:
2284         /*
2285          * freelist is pointing to the list of objects to be used.
2286          * page is pointing to the page from which the objects are obtained.
2287          * That page must be frozen for per cpu allocations to work.
2288          */
2289         VM_BUG_ON(!c->page->frozen);
2290         c->freelist = get_freepointer(s, freelist);
2291         c->tid = next_tid(c->tid);
2292         local_irq_restore(flags);
2293         return freelist;
2294
2295 new_slab:
2296
2297         if (c->partial) {
2298                 page = c->page = c->partial;
2299                 c->partial = page->next;
2300                 stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
2301                 c->freelist = NULL;
2302                 goto redo;
2303         }
2304
2305         freelist = new_slab_objects(s, gfpflags, node, &c);
2306
2307         if (unlikely(!freelist)) {
2308                 if (!(gfpflags & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
2309                         slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
2310
2311                 local_irq_restore(flags);
2312                 return NULL;
2313         }
2314
2315         page = c->page;
2316         if (likely(!kmem_cache_debug(s) && pfmemalloc_match(page, gfpflags)))
2317                 goto load_freelist;
2318
2319         /* Only entered in the debug case */
2320         if (kmem_cache_debug(s) && !alloc_debug_processing(s, page, freelist, addr))
2321                 goto new_slab;  /* Slab failed checks. Next slab needed */
2322
2323         deactivate_slab(s, page, get_freepointer(s, freelist));
2324         c->page = NULL;
2325         c->freelist = NULL;
2326         local_irq_restore(flags);
2327         return freelist;
2328 }
2329
2330 /*
2331  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
2332  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
2333  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
2334  *
2335  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
2336  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
2337  *
2338  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
2339  */
2340 static __always_inline void *slab_alloc_node(struct kmem_cache *s,
2341                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
2342 {
2343         void **object;
2344         struct kmem_cache_cpu *c;
2345         struct page *page;
2346         unsigned long tid;
2347
2348         if (slab_pre_alloc_hook(s, gfpflags))
2349                 return NULL;
2350
2351         s = memcg_kmem_get_cache(s, gfpflags);
2352 redo:
2353         /*
2354          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
2355          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
2356          * reading from one cpu area. That does not matter as long
2357          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
2358          *
2359          * Preemption is disabled for the retrieval of the tid because that
2360          * must occur from the current processor. We cannot allow rescheduling
2361          * on a different processor between the determination of the pointer
2362          * and the retrieval of the tid.
2363          */
2364         preempt_disable();
2365         c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2366
2367         /*
2368          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
2369          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
2370          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
2371          * linked list in between.
2372          */
2373         tid = c->tid;
2374         preempt_enable();
2375
2376         object = c->freelist;
2377         page = c->page;
2378         if (unlikely(!object || !page || !node_match(page, node)))
2379                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
2380
2381         else {
2382                 void *next_object = get_freepointer_safe(s, object);
2383
2384                 /*
2385                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
2386                  * operation and if we are on the right processor.
2387                  *
2388                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock semantics!)
2389                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
2390                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
2391                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
2392                  *
2393                  * Since this is without lock semantics the protection is only against
2394                  * code executing on this cpu *not* from access by other cpus.
2395                  */
2396                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
2397                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2398                                 object, tid,
2399                                 next_object, next_tid(tid)))) {
2400
2401                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
2402                         goto redo;
2403                 }
2404                 prefetch_freepointer(s, next_object);
2405                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
2406         }
2407
2408         if (unlikely(gfpflags & __GFP_ZERO) && object)
2409                 memset(object, 0, s->object_size);
2410
2411         slab_post_alloc_hook(s, gfpflags, object);
2412
2413         return object;
2414 }
2415
2416 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
2417                 gfp_t gfpflags, unsigned long addr)
2418 {
2419         return slab_alloc_node(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, addr);
2420 }
2421
2422 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2423 {
2424         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_);
2425
2426         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->object_size, s->size, gfpflags);
2427
2428         return ret;
2429 }
2430 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
2431
2432 #ifdef CONFIG_TRACING
2433 void *kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, size_t size)
2434 {
2435         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_);
2436         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, gfpflags);
2437         return ret;
2438 }
2439 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
2440
2441 void *kmalloc_order_trace(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
2442 {
2443         void *ret = kmalloc_order(size, flags, order);
2444         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, PAGE_SIZE << order, flags);
2445         return ret;
2446 }
2447 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order_trace);
2448 #endif
2449
2450 #ifdef CONFIG_NUMA
2451 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
2452 {
2453         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2454
2455         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
2456                                     s->object_size, s->size, gfpflags, node);
2457
2458         return ret;
2459 }
2460 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
2461
2462 #ifdef CONFIG_TRACING
2463 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *s,
2464                                     gfp_t gfpflags,
2465                                     int node, size_t size)
2466 {
2467         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2468
2469         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2470                            size, s->size, gfpflags, node);
2471         return ret;
2472 }
2473 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
2474 #endif
2475 #endif
2476
2477 /*
2478  * Slow patch handling. This may still be called frequently since objects
2479  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
2480  *
2481  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
2482  * lock and free the item. If there is no additional partial page
2483  * handling required then we can return immediately.
2484  */
2485 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2486                         void *x, unsigned long addr)
2487 {
2488         void *prior;
2489         void **object = (void *)x;
2490         int was_frozen;
2491         struct page new;
2492         unsigned long counters;
2493         struct kmem_cache_node *n = NULL;
2494         unsigned long uninitialized_var(flags);
2495
2496         stat(s, FREE_SLOWPATH);
2497
2498         if (kmem_cache_debug(s) &&
2499                 !(n = free_debug_processing(s, page, x, addr, &flags)))
2500                 return;
2501
2502         do {
2503                 if (unlikely(n)) {
2504                         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2505                         n = NULL;
2506                 }
2507                 prior = page->freelist;
2508                 counters = page->counters;
2509                 set_freepointer(s, object, prior);
2510                 new.counters = counters;
2511                 was_frozen = new.frozen;
2512                 new.inuse--;
2513                 if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen) {
2514
2515                         if (kmem_cache_has_cpu_partial(s) && !prior)
2516
2517                                 /*
2518                                  * Slab was on no list before and will be partially empty
2519                                  * We can defer the list move and instead freeze it.
2520                                  */
2521                                 new.frozen = 1;
2522
2523                         else { /* Needs to be taken off a list */
2524
2525                                 n = get_node(s, page_to_nid(page));
2526                                 /*
2527                                  * Speculatively acquire the list_lock.
2528                                  * If the cmpxchg does not succeed then we may
2529                                  * drop the list_lock without any processing.
2530                                  *
2531                                  * Otherwise the list_lock will synchronize with
2532                                  * other processors updating the list of slabs.
2533                                  */
2534                                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2535
2536                         }
2537                 }
2538
2539         } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
2540                 prior, counters,
2541                 object, new.counters,
2542                 "__slab_free"));
2543
2544         if (likely(!n)) {
2545
2546                 /*
2547                  * If we just froze the page then put it onto the
2548                  * per cpu partial list.
2549                  */
2550                 if (new.frozen && !was_frozen) {
2551                         put_cpu_partial(s, page, 1);
2552                         stat(s, CPU_PARTIAL_FREE);
2553                 }
2554                 /*
2555                  * The list lock was not taken therefore no list
2556                  * activity can be necessary.
2557                  */
2558                 if (was_frozen)
2559                         stat(s, FREE_FROZEN);
2560                 return;
2561         }
2562
2563         if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial > s->min_partial))
2564                 goto slab_empty;
2565
2566         /*
2567          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
2568          * then add it.
2569          */
2570         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s) && unlikely(!prior)) {
2571                 if (kmem_cache_debug(s))
2572                         remove_full(s, page);
2573                 add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2574                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2575         }
2576         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2577         return;
2578
2579 slab_empty:
2580         if (prior) {
2581                 /*
2582                  * Slab on the partial list.
2583                  */
2584                 remove_partial(n, page);
2585                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
2586         } else
2587                 /* Slab must be on the full list */
2588                 remove_full(s, page);
2589
2590         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2591         stat(s, FREE_SLAB);
2592         discard_slab(s, page);
2593 }
2594
2595 /*
2596  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
2597  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
2598  *
2599  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
2600  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
2601  * the item before.
2602  *
2603  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
2604  * with all sorts of special processing.
2605  */
2606 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s,
2607                         struct page *page, void *x, unsigned long addr)
2608 {
2609         void **object = (void *)x;
2610         struct kmem_cache_cpu *c;
2611         unsigned long tid;
2612
2613         slab_free_hook(s, x);
2614
2615 redo:
2616         /*
2617          * Determine the currently cpus per cpu slab.
2618          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
2619          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
2620          * during the cmpxchg then the free will succedd.
2621          */
2622         preempt_disable();
2623         c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2624
2625         tid = c->tid;
2626         preempt_enable();
2627
2628         if (likely(page == c->page)) {
2629                 set_freepointer(s, object, c->freelist);
2630
2631                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
2632                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2633                                 c->freelist, tid,
2634                                 object, next_tid(tid)))) {
2635
2636                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
2637                         goto redo;
2638                 }
2639                 stat(s, FREE_FASTPATH);
2640         } else
2641                 __slab_free(s, page, x, addr);
2642
2643 }
2644
2645 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
2646 {
2647         s = cache_from_obj(s, x);
2648         if (!s)
2649                 return;
2650         slab_free(s, virt_to_head_page(x), x, _RET_IP_);
2651         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
2652 }
2653 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
2654
2655 /*
2656  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
2657  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
2658  * get the required alignment by putting one properly sized object after
2659  * another.
2660  *
2661  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
2662  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
2663  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
2664  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
2665  * locking overhead.
2666  */
2667
2668 /*
2669  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
2670  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
2671  * and increases the number of allocations possible without having to
2672  * take the list_lock.
2673  */
2674 static int slub_min_order;
2675 static int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
2676 static int slub_min_objects;
2677
2678 /*
2679  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
2680  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
2681  */
2682 static int slub_nomerge;
2683
2684 /*
2685  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
2686  *
2687  * The order of allocation has significant impact on performance and other
2688  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
2689  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
2690  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
2691  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
2692  * would be wasted.
2693  *
2694  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
2695  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
2696  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
2697  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
2698  *
2699  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
2700  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
2701  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
2702  * of space in favor of a small page order.
2703  *
2704  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
2705  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
2706  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
2707  * the smallest order which will fit the object.
2708  */
2709 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
2710                                 int max_order, int fract_leftover, int reserved)
2711 {
2712         int order;
2713         int rem;
2714         int min_order = slub_min_order;
2715
2716         if (order_objects(min_order, size, reserved) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
2717                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
2718
2719         for (order = max(min_order,
2720                                 fls(min_objects * size - 1) - PAGE_SHIFT);
2721                         order <= max_order; order++) {
2722
2723                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
2724
2725                 if (slab_size < min_objects * size + reserved)
2726                         continue;
2727
2728                 rem = (slab_size - reserved) % size;
2729
2730                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
2731                         break;
2732
2733         }
2734
2735         return order;
2736 }
2737
2738 static inline int calculate_order(int size, int reserved)
2739 {
2740         int order;
2741         int min_objects;
2742         int fraction;
2743         int max_objects;
2744
2745         /*
2746          * Attempt to find best configuration for a slab. This
2747          * works by first attempting to generate a layout with
2748          * the best configuration and backing off gradually.
2749          *
2750          * First we reduce the acceptable waste in a slab. Then
2751          * we reduce the minimum objects required in a slab.
2752          */
2753         min_objects = slub_min_objects;
2754         if (!min_objects)
2755                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
2756         max_objects = order_objects(slub_max_order, size, reserved);
2757         min_objects = min(min_objects, max_objects);
2758
2759         while (min_objects > 1) {
2760                 fraction = 16;
2761                 while (fraction >= 4) {
2762                         order = slab_order(size, min_objects,
2763                                         slub_max_order, fraction, reserved);
2764                         if (order <= slub_max_order)
2765                                 return order;
2766                         fraction /= 2;
2767                 }
2768                 min_objects--;
2769         }
2770
2771         /*
2772          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
2773          * lets see if we can place a single object there.
2774          */
2775         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1, reserved);
2776         if (order <= slub_max_order)
2777                 return order;
2778
2779         /*
2780          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
2781          */
2782         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1, reserved);
2783         if (order < MAX_ORDER)
2784                 return order;
2785         return -ENOSYS;
2786 }
2787
2788 static void
2789 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n)
2790 {
2791         n->nr_partial = 0;
2792         spin_lock_init(&n->list_lock);
2793         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
2794 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2795         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
2796         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
2797         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
2798 #endif
2799 }
2800
2801 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2802 {
2803         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
2804                         KMALLOC_SHIFT_HIGH * sizeof(struct kmem_cache_cpu));
2805
2806         /*
2807          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
2808          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
2809          */
2810         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
2811                                      2 * sizeof(void *));
2812
2813         if (!s->cpu_slab)
2814                 return 0;
2815
2816         init_kmem_cache_cpus(s);
2817
2818         return 1;
2819 }
2820
2821 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
2822
2823 /*
2824  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
2825  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
2826  * possible.
2827  *
2828  * Note that this function only works on the kmalloc_node_cache
2829  * when allocating for the kmalloc_node_cache. This is used for bootstrapping
2830  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
2831  */
2832 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
2833 {
2834         struct page *page;
2835         struct kmem_cache_node *n;
2836
2837         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
2838
2839         page = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
2840
2841         BUG_ON(!page);
2842         if (page_to_nid(page) != node) {
2843                 printk(KERN_ERR "SLUB: Unable to allocate memory from "
2844                                 "node %d\n", node);
2845                 printk(KERN_ERR "SLUB: Allocating a useless per node structure "
2846                                 "in order to be able to continue\n");
2847         }
2848
2849         n = page->freelist;
2850         BUG_ON(!n);
2851         page->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
2852         page->inuse = 1;
2853         page->frozen = 0;
2854         kmem_cache_node->node[node] = n;
2855 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2856         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
2857         init_tracking(kmem_cache_node, n);
2858 #endif
2859         init_kmem_cache_node(n);
2860         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, page->objects);
2861
2862         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_HEAD);
2863 }
2864
2865 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2866 {
2867         int node;
2868
2869         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2870                 struct kmem_cache_node *n = s->node[node];
2871
2872                 if (n)
2873                         kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
2874
2875                 s->node[node] = NULL;
2876         }
2877 }
2878
2879 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2880 {
2881         int node;
2882
2883         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2884                 struct kmem_cache_node *n;
2885
2886                 if (slab_state == DOWN) {
2887                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
2888                         continue;
2889                 }
2890                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
2891                                                 GFP_KERNEL, node);
2892
2893                 if (!n) {
2894                         free_kmem_cache_nodes(s);
2895                         return 0;
2896                 }
2897
2898                 s->node[node] = n;
2899                 init_kmem_cache_node(n);
2900         }
2901         return 1;
2902 }
2903
2904 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
2905 {
2906         if (min < MIN_PARTIAL)
2907                 min = MIN_PARTIAL;
2908         else if (min > MAX_PARTIAL)
2909                 min = MAX_PARTIAL;
2910         s->min_partial = min;
2911 }
2912
2913 /*
2914  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
2915  * a slab object.
2916  */
2917 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
2918 {
2919         unsigned long flags = s->flags;
2920         unsigned long size = s->object_size;
2921         int order;
2922
2923         /*
2924          * Round up object size to the next word boundary. We can only
2925          * place the free pointer at word boundaries and this determines
2926          * the possible location of the free pointer.
2927          */
2928         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
2929
2930 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2931         /*
2932          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
2933          * the slab may touch the object after free or before allocation
2934          * then we should never poison the object itself.
2935          */
2936         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) &&
2937                         !s->ctor)
2938                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
2939         else
2940                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
2941
2942
2943         /*
2944          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
2945          * end of the object and the free pointer. If not then add an
2946          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
2947          */
2948         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->object_size)
2949                 size += sizeof(void *);
2950 #endif
2951
2952         /*
2953          * With that we have determined the number of bytes in actual use
2954          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
2955          */
2956         s->inuse = size;
2957
2958         if (((flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
2959                 s->ctor)) {
2960                 /*
2961                  * Relocate free pointer after the object if it is not
2962                  * permitted to overwrite the first word of the object on
2963                  * kmem_cache_free.
2964                  *
2965                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
2966                  * destructor or are poisoning the objects.
2967                  */
2968                 s->offset = size;
2969                 size += sizeof(void *);
2970         }
2971
2972 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2973         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2974                 /*
2975                  * Need to store information about allocs and frees after
2976                  * the object.
2977                  */
2978                 size += 2 * sizeof(struct track);
2979
2980         if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2981                 /*
2982                  * Add some empty padding so that we can catch
2983                  * overwrites from earlier objects rather than let
2984                  * tracking information or the free pointer be
2985                  * corrupted if a user writes before the start
2986                  * of the object.
2987                  */
2988                 size += sizeof(void *);
2989 #endif
2990
2991         /*
2992          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
2993          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
2994          * each object to conform to the alignment.
2995          */
2996         size = ALIGN(size, s->align);
2997         s->size = size;
2998         if (forced_order >= 0)
2999                 order = forced_order;
3000         else
3001                 order = calculate_order(size, s->reserved);
3002
3003         if (order < 0)
3004                 return 0;
3005
3006         s->allocflags = 0;
3007         if (order)
3008                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
3009
3010         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
3011                 s->allocflags |= GFP_DMA;
3012
3013         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
3014                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
3015
3016         /*
3017          * Determine the number of objects per slab
3018          */
3019         s->oo = oo_make(order, size, s->reserved);
3020         s->min = oo_make(get_order(size), size, s->reserved);
3021         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
3022                 s->max = s->oo;
3023
3024         return !!oo_objects(s->oo);
3025 }
3026
3027 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, unsigned long flags)
3028 {
3029         s->flags = kmem_cache_flags(s->size, flags, s->name, s->ctor);
3030         s->reserved = 0;
3031
3032         if (need_reserve_slab_rcu && (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
3033                 s->reserved = sizeof(struct rcu_head);
3034
3035         if (!calculate_sizes(s, -1))
3036                 goto error;
3037         if (disable_higher_order_debug) {
3038                 /*
3039                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
3040                  * order increased.
3041                  */
3042                 if (get_order(s->size) > get_order(s->object_size)) {
3043                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
3044                         s->offset = 0;
3045                         if (!calculate_sizes(s, -1))
3046                                 goto error;
3047                 }
3048         }
3049
3050 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
3051     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
3052         if (system_has_cmpxchg_double() && (s->flags & SLAB_DEBUG_FLAGS) == 0)
3053                 /* Enable fast mode */
3054                 s->flags |= __CMPXCHG_DOUBLE;
3055 #endif
3056
3057         /*
3058          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
3059          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
3060          */
3061         set_min_partial(s, ilog2(s->size) / 2);
3062
3063         /*
3064          * cpu_partial determined the maximum number of objects kept in the
3065          * per cpu partial lists of a processor.
3066          *
3067          * Per cpu partial lists mainly contain slabs that just have one
3068          * object freed. If they are used for allocation then they can be
3069          * filled up again with minimal effort. The slab will never hit the
3070          * per node partial lists and therefore no locking will be required.
3071          *
3072          * This setting also determines
3073          *
3074          * A) The number of objects from per cpu partial slabs dumped to the
3075          *    per node list when we reach the limit.
3076          * B) The number of objects in cpu partial slabs to extract from the
3077          *    per node list when we run out of per cpu objects. We only fetch 50%
3078          *    to keep some capacity around for frees.
3079          */
3080         if (!kmem_cache_has_cpu_partial(s))
3081                 s->cpu_partial = 0;
3082         else if (s->size >= PAGE_SIZE)
3083                 s->cpu_partial = 2;
3084         else if (s->size >= 1024)
3085                 s->cpu_partial = 6;
3086         else if (s->size >= 256)
3087                 s->cpu_partial = 13;
3088         else
3089                 s->cpu_partial = 30;
3090
3091 #ifdef CONFIG_NUMA
3092         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
3093 #endif
3094         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
3095                 goto error;
3096
3097         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
3098                 return 0;
3099
3100         free_kmem_cache_nodes(s);
3101 error:
3102         if (flags & SLAB_PANIC)
3103                 panic("Cannot create slab %s size=%lu realsize=%u "
3104                         "order=%u offset=%u flags=%lx\n",
3105                         s->name, (unsigned long)s->size, s->size, oo_order(s->oo),
3106                         s->offset, flags);
3107         return -EINVAL;
3108 }
3109
3110 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3111                                                         const char *text)
3112 {
3113 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3114         void *addr = page_address(page);
3115         void *p;
3116         unsigned long *map = kzalloc(BITS_TO_LONGS(page->objects) *
3117                                      sizeof(long), GFP_ATOMIC);
3118         if (!map)
3119                 return;
3120         slab_err(s, page, text, s->name);
3121         slab_lock(page);
3122
3123         get_map(s, page, map);
3124         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
3125
3126                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map)) {
3127                         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu\n",
3128                                                         p, p - addr);
3129                         print_tracking(s, p);
3130                 }
3131         }
3132         slab_unlock(page);
3133         kfree(map);
3134 #endif
3135 }
3136
3137 /*
3138  * Attempt to free all partial slabs on a node.
3139  * This is called from kmem_cache_close(). We must be the last thread
3140  * using the cache and therefore we do not need to lock anymore.
3141  */
3142 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
3143 {
3144         struct page *page, *h;
3145
3146         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, lru) {
3147                 if (!page->inuse) {
3148                         remove_partial(n, page);
3149                         discard_slab(s, page);
3150                 } else {
3151                         list_slab_objects(s, page,
3152                         "Objects remaining in %s on kmem_cache_close()");
3153                 }
3154         }
3155 }
3156
3157 /*
3158  * Release all resources used by a slab cache.
3159  */
3160 static inline int kmem_cache_close(struct kmem_cache *s)
3161 {
3162         int node;
3163
3164         flush_all(s);
3165         /* Attempt to free all objects */
3166         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3167                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3168
3169                 free_partial(s, n);
3170                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
3171                         return 1;
3172         }
3173         free_percpu(s->cpu_slab);
3174         free_kmem_cache_nodes(s);
3175         return 0;
3176 }
3177
3178 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *s)
3179 {
3180         int rc = kmem_cache_close(s);
3181
3182         if (!rc) {
3183                 /*
3184                  * We do the same lock strategy around sysfs_slab_add, see
3185                  * __kmem_cache_create. Because this is pretty much the last
3186                  * operation we do and the lock will be released shortly after
3187                  * that in slab_common.c, we could just move sysfs_slab_remove
3188                  * to a later point in common code. We should do that when we
3189                  * have a common sysfs framework for all allocators.
3190                  */
3191                 mutex_unlock(&slab_mutex);
3192                 sysfs_slab_remove(s);
3193                 mutex_lock(&slab_mutex);
3194         }
3195
3196         return rc;
3197 }
3198
3199 /********************************************************************
3200  *              Kmalloc subsystem
3201  *******************************************************************/
3202
3203 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
3204 {
3205         get_option(&str, &slub_min_order);
3206
3207         return 1;
3208 }
3209
3210 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
3211
3212 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
3213 {
3214         get_option(&str, &slub_max_order);
3215         slub_max_order = min(slub_max_order, MAX_ORDER - 1);
3216
3217         return 1;
3218 }
3219
3220 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
3221
3222 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
3223 {
3224         get_option(&str, &slub_min_objects);
3225
3226         return 1;
3227 }
3228
3229 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
3230
3231 static int __init setup_slub_nomerge(char *str)
3232 {
3233         slub_nomerge = 1;
3234         return 1;
3235 }
3236
3237 __setup("slub_nomerge", setup_slub_nomerge);
3238
3239 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3240 {
3241         struct kmem_cache *s;
3242         void *ret;
3243
3244         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
3245                 return kmalloc_large(size, flags);
3246
3247         s = kmalloc_slab(size, flags);
3248
3249         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3250                 return s;
3251
3252         ret = slab_alloc(s, flags, _RET_IP_);
3253
3254         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
3255
3256         return ret;
3257 }
3258 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3259
3260 #ifdef CONFIG_NUMA
3261 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3262 {
3263         struct page *page;
3264         void *ptr = NULL;
3265
3266         flags |= __GFP_COMP | __GFP_NOTRACK | __GFP_KMEMCG;
3267         page = alloc_pages_node(node, flags, get_order(size));
3268         if (page)
3269                 ptr = page_address(page);
3270
3271         kmemleak_alloc(ptr, size, 1, flags);
3272         return ptr;
3273 }
3274
3275 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3276 {
3277         struct kmem_cache *s;
3278         void *ret;
3279
3280         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {
3281                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
3282
3283                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3284                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
3285                                    flags, node);
3286
3287                 return ret;
3288         }
3289
3290         s = kmalloc_slab(size, flags);
3291
3292         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3293                 return s;
3294
3295         ret = slab_alloc_node(s, flags, node, _RET_IP_);
3296
3297         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
3298
3299         return ret;
3300 }
3301 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3302 #endif
3303
3304 size_t ksize(const void *object)
3305 {
3306         struct page *page;
3307
3308         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
3309                 return 0;
3310
3311         page = virt_to_head_page(object);
3312
3313         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3314                 WARN_ON(!PageCompound(page));
3315                 return PAGE_SIZE << compound_order(page);
3316         }
3317
3318         return slab_ksize(page->slab_cache);
3319 }
3320 EXPORT_SYMBOL(ksize);
3321
3322 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3323 bool verify_mem_not_deleted(const void *x)
3324 {
3325         struct page *page;
3326         void *object = (void *)x;
3327         unsigned long flags;
3328         bool rv;
3329
3330         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
3331                 return false;
3332
3333         local_irq_save(flags);
3334
3335         page = virt_to_head_page(x);
3336         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3337                 /* maybe it was from stack? */
3338                 rv = true;
3339                 goto out_unlock;
3340         }
3341
3342         slab_lock(page);
3343         if (on_freelist(page->slab_cache, page, object)) {
3344                 object_err(page->slab_cache, page, object, "Object is on free-list");
3345                 rv = false;
3346         } else {
3347                 rv = true;
3348         }
3349         slab_unlock(page);
3350
3351 out_unlock:
3352         local_irq_restore(flags);
3353         return rv;
3354 }
3355 EXPORT_SYMBOL(verify_mem_not_deleted);
3356 #endif
3357
3358 void kfree(const void *x)
3359 {
3360         struct page *page;
3361         void *object = (void *)x;
3362
3363         trace_kfree(_RET_IP_, x);
3364
3365         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
3366                 return;
3367
3368         page = virt_to_head_page(x);
3369         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3370                 BUG_ON(!PageCompound(page));
3371                 kmemleak_free(x);
3372                 __free_memcg_kmem_pages(page, compound_order(page));
3373                 return;
3374         }
3375         slab_free(page->slab_cache, page, object, _RET_IP_);
3376 }
3377 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3378
3379 /*
3380  * kmem_cache_shrink removes empty slabs from the partial lists and sorts
3381  * the remaining slabs by the number of items in use. The slabs with the
3382  * most items in use come first. New allocations will then fill those up
3383  * and thus they can be removed from the partial lists.
3384  *
3385  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
3386  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
3387  * are freed in them.
3388  */
3389 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
3390 {
3391         int node;
3392         int i;
3393         struct kmem_cache_node *n;
3394         struct page *page;
3395         struct page *t;
3396         int objects = oo_objects(s->max);
3397         struct list_head *slabs_by_inuse =
3398                 kmalloc(sizeof(struct list_head) * objects, GFP_KERNEL);
3399         unsigned long flags;
3400
3401         if (!slabs_by_inuse)
3402                 return -ENOMEM;
3403
3404         flush_all(s);
3405         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3406                 n = get_node(s, node);
3407
3408                 if (!n->nr_partial)
3409                         continue;
3410
3411                 for (i = 0; i < objects; i++)
3412                         INIT_LIST_HEAD(slabs_by_inuse + i);
3413
3414                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3415
3416                 /*
3417                  * Build lists indexed by the items in use in each slab.
3418                  *
3419                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
3420                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
3421                  */
3422                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, lru) {
3423                         list_move(&page->lru, slabs_by_inuse + page->inuse);
3424                         if (!page->inuse)
3425                                 n->nr_partial--;
3426                 }
3427
3428                 /*
3429                  * Rebuild the partial list with the slabs filled up most
3430                  * first and the least used slabs at the end.
3431                  */
3432                 for (i = objects - 1; i > 0; i--)
3433                         list_splice(slabs_by_inuse + i, n->partial.prev);
3434
3435                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3436
3437                 /* Release empty slabs */
3438                 list_for_each_entry_safe(page, t, slabs_by_inuse, lru)
3439                         discard_slab(s, page);
3440         }
3441
3442         kfree(slabs_by_inuse);
3443         return 0;
3444 }
3445 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
3446
3447 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
3448 {
3449         struct kmem_cache *s;
3450
3451         mutex_lock(&slab_mutex);
3452         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
3453                 kmem_cache_shrink(s);
3454         mutex_unlock(&slab_mutex);
3455
3456         return 0;
3457 }
3458
3459 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
3460 {
3461         struct kmem_cache_node *n;
3462         struct kmem_cache *s;
3463         struct memory_notify *marg = arg;
3464         int offline_node;
3465
3466         offline_node = marg->status_change_nid_normal;
3467
3468         /*
3469          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
3470          * for it yet.
3471          */
3472       &n