slab: use deferable timers for its periodic housekeeping
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / slub.c
1 /*
2  * SLUB: A slab allocator that limits cache line use instead of queuing
3  * objects in per cpu and per node lists.
4  *
5  * The allocator synchronizes using per slab locks and only
6  * uses a centralized lock to manage a pool of partial slabs.
7  *
8  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter
9  */
10
11 #include <linux/mm.h>
12 #include <linux/swap.h> /* struct reclaim_state */
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/bit_spinlock.h>
15 #include <linux/interrupt.h>
16 #include <linux/bitops.h>
17 #include <linux/slab.h>
18 #include <linux/proc_fs.h>
19 #include <linux/seq_file.h>
20 #include <linux/kmemtrace.h>
21 #include <linux/kmemcheck.h>
22 #include <linux/cpu.h>
23 #include <linux/cpuset.h>
24 #include <linux/mempolicy.h>
25 #include <linux/ctype.h>
26 #include <linux/debugobjects.h>
27 #include <linux/kallsyms.h>
28 #include <linux/memory.h>
29 #include <linux/math64.h>
30 #include <linux/fault-inject.h>
31
32 /*
33  * Lock order:
34  *   1. slab_lock(page)
35  *   2. slab->list_lock
36  *
37  *   The slab_lock protects operations on the object of a particular
38  *   slab and its metadata in the page struct. If the slab lock
39  *   has been taken then no allocations nor frees can be performed
40  *   on the objects in the slab nor can the slab be added or removed
41  *   from the partial or full lists since this would mean modifying
42  *   the page_struct of the slab.
43  *
44  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
45  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
46  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
47  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
48  *   modified without taking the list lock).
49  *
50  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
51  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
52  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
53  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
54  *   the list lock.
55  *
56  *   The lock order is sometimes inverted when we are trying to get a slab
57  *   off a list. We take the list_lock and then look for a page on the list
58  *   to use. While we do that objects in the slabs may be freed. We can
59  *   only operate on the slab if we have also taken the slab_lock. So we use
60  *   a slab_trylock() on the slab. If trylock was successful then no frees
61  *   can occur anymore and we can use the slab for allocations etc. If the
62  *   slab_trylock() does not succeed then frees are in progress in the slab and
63  *   we must stay away from it for a while since we may cause a bouncing
64  *   cacheline if we try to acquire the lock. So go onto the next slab.
65  *   If all pages are busy then we may allocate a new slab instead of reusing
66  *   a partial slab. A new slab has noone operating on it and thus there is
67  *   no danger of cacheline contention.
68  *
69  *   Interrupts are disabled during allocation and deallocation in order to
70  *   make the slab allocator safe to use in the context of an irq. In addition
71  *   interrupts are disabled to ensure that the processor does not change
72  *   while handling per_cpu slabs, due to kernel preemption.
73  *
74  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
75  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
76  *
77  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
78  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
79  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
80  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
81  * cannot scan all objects.
82  *
83  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
84  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
85  * fast frees and allocs.
86  *
87  * Overloading of page flags that are otherwise used for LRU management.
88  *
89  * PageActive           The slab is frozen and exempt from list processing.
90  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
91  *                      such as satisfying allocations for a specific
92  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
93  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
94  *                      list operations. It is up to the processor holding
95  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
96  *                      when the slab is no longer needed.
97  *
98  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
99  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
100  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
101  *                      freelist that allows lockless access to
102  *                      free objects in addition to the regular freelist
103  *                      that requires the slab lock.
104  *
105  * PageError            Slab requires special handling due to debug
106  *                      options set. This moves slab handling out of
107  *                      the fast path and disables lockless freelists.
108  */
109
110 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
111 #define SLABDEBUG 1
112 #else
113 #define SLABDEBUG 0
114 #endif
115
116 /*
117  * Issues still to be resolved:
118  *
119  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
120  *
121  * - Variable sizing of the per node arrays
122  */
123
124 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
125 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
126
127 /*
128  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
129  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
130  */
131 #define MIN_PARTIAL 5
132
133 /*
134  * Maximum number of desirable partial slabs.
135  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
136  * sort the partial list by the number of objects in the.
137  */
138 #define MAX_PARTIAL 10
139
140 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | \
141                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
142
143 /*
144  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
145  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
146  * metadata.
147  */
148 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
149
150 /*
151  * Set of flags that will prevent slab merging
152  */
153 #define SLUB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
154                 SLAB_TRACE | SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_NOLEAKTRACE | \
155                 SLAB_FAILSLAB)
156
157 #define SLUB_MERGE_SAME (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | \
158                 SLAB_CACHE_DMA | SLAB_NOTRACK)
159
160 #define OO_SHIFT        16
161 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
162 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       65535 /* since page.objects is u16 */
163
164 /* Internal SLUB flags */
165 #define __OBJECT_POISON         0x80000000 /* Poison object */
166 #define __SYSFS_ADD_DEFERRED    0x40000000 /* Not yet visible via sysfs */
167
168 static int kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
169
170 #ifdef CONFIG_SMP
171 static struct notifier_block slab_notifier;
172 #endif
173
174 static enum {
175         DOWN,           /* No slab functionality available */
176         PARTIAL,        /* kmem_cache_open() works but kmalloc does not */
177         UP,             /* Everything works but does not show up in sysfs */
178         SYSFS           /* Sysfs up */
179 } slab_state = DOWN;
180
181 /* A list of all slab caches on the system */
182 static DECLARE_RWSEM(slub_lock);
183 static LIST_HEAD(slab_caches);
184
185 /*
186  * Tracking user of a slab.
187  */
188 struct track {
189         unsigned long addr;     /* Called from address */
190         int cpu;                /* Was running on cpu */
191         int pid;                /* Pid context */
192         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
193 };
194
195 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
196
197 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
198 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
199 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
200 static void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *);
201
202 #else
203 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
204 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
205                                                         { return 0; }
206 static inline void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s)
207 {
208         kfree(s);
209 }
210
211 #endif
212
213 static inline void stat(struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
214 {
215 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
216         __this_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
217 #endif
218 }
219
220 /********************************************************************
221  *                      Core slab cache functions
222  *******************************************************************/
223
224 int slab_is_available(void)
225 {
226         return slab_state >= UP;
227 }
228
229 static inline struct kmem_cache_node *get_node(struct kmem_cache *s, int node)
230 {
231 #ifdef CONFIG_NUMA
232         return s->node[node];
233 #else
234         return &s->local_node;
235 #endif
236 }
237
238 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
239 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
240                                 struct page *page, const void *object)
241 {
242         void *base;
243
244         if (!object)
245                 return 1;
246
247         base = page_address(page);
248         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
249                 (object - base) % s->size) {
250                 return 0;
251         }
252
253         return 1;
254 }
255
256 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
257 {
258         return *(void **)(object + s->offset);
259 }
260
261 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
262 {
263         *(void **)(object + s->offset) = fp;
264 }
265
266 /* Loop over all objects in a slab */
267 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
268         for (__p = (__addr); __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size;\
269                         __p += (__s)->size)
270
271 /* Scan freelist */
272 #define for_each_free_object(__p, __s, __free) \
273         for (__p = (__free); __p; __p = get_freepointer((__s), __p))
274
275 /* Determine object index from a given position */
276 static inline int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
277 {
278         return (p - addr) / s->size;
279 }
280
281 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(int order,
282                                                 unsigned long size)
283 {
284         struct kmem_cache_order_objects x = {
285                 (order << OO_SHIFT) + (PAGE_SIZE << order) / size
286         };
287
288         return x;
289 }
290
291 static inline int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
292 {
293         return x.x >> OO_SHIFT;
294 }
295
296 static inline int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
297 {
298         return x.x & OO_MASK;
299 }
300
301 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
302 /*
303  * Debug settings:
304  */
305 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
306 static int slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
307 #else
308 static int slub_debug;
309 #endif
310
311 static char *slub_debug_slabs;
312 static int disable_higher_order_debug;
313
314 /*
315  * Object debugging
316  */
317 static void print_section(char *text, u8 *addr, unsigned int length)
318 {
319         int i, offset;
320         int newline = 1;
321         char ascii[17];
322
323         ascii[16] = 0;
324
325         for (i = 0; i < length; i++) {
326                 if (newline) {
327                         printk(KERN_ERR "%8s 0x%p: ", text, addr + i);
328                         newline = 0;
329                 }
330                 printk(KERN_CONT " %02x", addr[i]);
331                 offset = i % 16;
332                 ascii[offset] = isgraph(addr[i]) ? addr[i] : '.';
333                 if (offset == 15) {
334                         printk(KERN_CONT " %s\n", ascii);
335                         newline = 1;
336                 }
337         }
338         if (!newline) {
339                 i %= 16;
340                 while (i < 16) {
341                         printk(KERN_CONT "   ");
342                         ascii[i] = ' ';
343                         i++;
344                 }
345                 printk(KERN_CONT " %s\n", ascii);
346         }
347 }
348
349 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
350         enum track_item alloc)
351 {
352         struct track *p;
353
354         if (s->offset)
355                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
356         else
357                 p = object + s->inuse;
358
359         return p + alloc;
360 }
361
362 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
363                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
364 {
365         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
366
367         if (addr) {
368                 p->addr = addr;
369                 p->cpu = smp_processor_id();
370                 p->pid = current->pid;
371                 p->when = jiffies;
372         } else
373                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
374 }
375
376 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
377 {
378         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
379                 return;
380
381         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
382         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
383 }
384
385 static void print_track(const char *s, struct track *t)
386 {
387         if (!t->addr)
388                 return;
389
390         printk(KERN_ERR "INFO: %s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
391                 s, (void *)t->addr, jiffies - t->when, t->cpu, t->pid);
392 }
393
394 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
395 {
396         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
397                 return;
398
399         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC));
400         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE));
401 }
402
403 static void print_page_info(struct page *page)
404 {
405         printk(KERN_ERR "INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
406                 page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
407
408 }
409
410 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
411 {
412         va_list args;
413         char buf[100];
414
415         va_start(args, fmt);
416         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
417         va_end(args);
418         printk(KERN_ERR "========================================"
419                         "=====================================\n");
420         printk(KERN_ERR "BUG %s: %s\n", s->name, buf);
421         printk(KERN_ERR "----------------------------------------"
422                         "-------------------------------------\n\n");
423 }
424
425 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
426 {
427         va_list args;
428         char buf[100];
429
430         va_start(args, fmt);
431         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
432         va_end(args);
433         printk(KERN_ERR "FIX %s: %s\n", s->name, buf);
434 }
435
436 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
437 {
438         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
439         u8 *addr = page_address(page);
440
441         print_tracking(s, p);
442
443         print_page_info(page);
444
445         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
446                         p, p - addr, get_freepointer(s, p));
447
448         if (p > addr + 16)
449                 print_section("Bytes b4", p - 16, 16);
450
451         print_section("Object", p, min_t(unsigned long, s->objsize, PAGE_SIZE));
452
453         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
454                 print_section("Redzone", p + s->objsize,
455                         s->inuse - s->objsize);
456
457         if (s->offset)
458                 off = s->offset + sizeof(void *);
459         else
460                 off = s->inuse;
461
462         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
463                 off += 2 * sizeof(struct track);
464
465         if (off != s->size)
466                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
467                 print_section("Padding", p + off, s->size - off);
468
469         dump_stack();
470 }
471
472 static void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
473                         u8 *object, char *reason)
474 {
475         slab_bug(s, "%s", reason);
476         print_trailer(s, page, object);
477 }
478
479 static void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page, char *fmt, ...)
480 {
481         va_list args;
482         char buf[100];
483
484         va_start(args, fmt);
485         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
486         va_end(args);
487         slab_bug(s, "%s", buf);
488         print_page_info(page);
489         dump_stack();
490 }
491
492 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, int active)
493 {
494         u8 *p = object;
495
496         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
497                 memset(p, POISON_FREE, s->objsize - 1);
498                 p[s->objsize - 1] = POISON_END;
499         }
500
501         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
502                 memset(p + s->objsize,
503                         active ? SLUB_RED_ACTIVE : SLUB_RED_INACTIVE,
504                         s->inuse - s->objsize);
505 }
506
507 static u8 *check_bytes(u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
508 {
509         while (bytes) {
510                 if (*start != (u8)value)
511                         return start;
512                 start++;
513                 bytes--;
514         }
515         return NULL;
516 }
517
518 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
519                                                 void *from, void *to)
520 {
521         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
522         memset(from, data, to - from);
523 }
524
525 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
526                         u8 *object, char *what,
527                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
528 {
529         u8 *fault;
530         u8 *end;
531
532         fault = check_bytes(start, value, bytes);
533         if (!fault)
534                 return 1;
535
536         end = start + bytes;
537         while (end > fault && end[-1] == value)
538                 end--;
539
540         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
541         printk(KERN_ERR "INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
542                                         fault, end - 1, fault[0], value);
543         print_trailer(s, page, object);
544
545         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
546         return 0;
547 }
548
549 /*
550  * Object layout:
551  *
552  * object address
553  *      Bytes of the object to be managed.
554  *      If the freepointer may overlay the object then the free
555  *      pointer is the first word of the object.
556  *
557  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
558  *      0xa5 (POISON_END)
559  *
560  * object + s->objsize
561  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
562  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
563  *      objsize == inuse.
564  *
565  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
566  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
567  *
568  * object + s->inuse
569  *      Meta data starts here.
570  *
571  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
572  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
573  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
574  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
575  *              before the word boundary.
576  *
577  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
578  *
579  * object + s->size
580  *      Nothing is used beyond s->size.
581  *
582  * If slabcaches are merged then the objsize and inuse boundaries are mostly
583  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
584  * may be used with merged slabcaches.
585  */
586
587 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
588 {
589         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
590
591         if (s->offset)
592                 /* Freepointer is placed after the object. */
593                 off += sizeof(void *);
594
595         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
596                 /* We also have user information there */
597                 off += 2 * sizeof(struct track);
598
599         if (s->size == off)
600                 return 1;
601
602         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
603                                 p + off, POISON_INUSE, s->size - off);
604 }
605
606 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
607 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
608 {
609         u8 *start;
610         u8 *fault;
611         u8 *end;
612         int length;
613         int remainder;
614
615         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
616                 return 1;
617
618         start = page_address(page);
619         length = (PAGE_SIZE << compound_order(page));
620         end = start + length;
621         remainder = length % s->size;
622         if (!remainder)
623                 return 1;
624
625         fault = check_bytes(end - remainder, POISON_INUSE, remainder);
626         if (!fault)
627                 return 1;
628         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
629                 end--;
630
631         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
632         print_section("Padding", end - remainder, remainder);
633
634         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, end - remainder, end);
635         return 0;
636 }
637
638 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
639                                         void *object, int active)
640 {
641         u8 *p = object;
642         u8 *endobject = object + s->objsize;
643
644         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
645                 unsigned int red =
646                         active ? SLUB_RED_ACTIVE : SLUB_RED_INACTIVE;
647
648                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
649                         endobject, red, s->inuse - s->objsize))
650                         return 0;
651         } else {
652                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->objsize < s->inuse) {
653                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
654                                 endobject, POISON_INUSE, s->inuse - s->objsize);
655                 }
656         }
657
658         if (s->flags & SLAB_POISON) {
659                 if (!active && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
660                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
661                                         POISON_FREE, s->objsize - 1) ||
662                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
663                                 p + s->objsize - 1, POISON_END, 1)))
664                         return 0;
665                 /*
666                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
667                  */
668                 check_pad_bytes(s, page, p);
669         }
670
671         if (!s->offset && active)
672                 /*
673                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
674                  * freepointer while object is allocated.
675                  */
676                 return 1;
677
678         /* Check free pointer validity */
679         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
680                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
681                 /*
682                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
683                  * of the free objects in this slab. May cause
684                  * another error because the object count is now wrong.
685                  */
686                 set_freepointer(s, p, NULL);
687                 return 0;
688         }
689         return 1;
690 }
691
692 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
693 {
694         int maxobj;
695
696         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
697
698         if (!PageSlab(page)) {
699                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
700                 return 0;
701         }
702
703         maxobj = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) / s->size;
704         if (page->objects > maxobj) {
705                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
706                         s->name, page->objects, maxobj);
707                 return 0;
708         }
709         if (page->inuse > page->objects) {
710                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
711                         s->name, page->inuse, page->objects);
712                 return 0;
713         }
714         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
715         slab_pad_check(s, page);
716         return 1;
717 }
718
719 /*
720  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
721  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
722  */
723 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
724 {
725         int nr = 0;
726         void *fp = page->freelist;
727         void *object = NULL;
728         unsigned long max_objects;
729
730         while (fp && nr <= page->objects) {
731                 if (fp == search)
732                         return 1;
733                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
734                         if (object) {
735                                 object_err(s, page, object,
736                                         "Freechain corrupt");
737                                 set_freepointer(s, object, NULL);
738                                 break;
739                         } else {
740                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
741                                 page->freelist = NULL;
742                                 page->inuse = page->objects;
743                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
744                                 return 0;
745                         }
746                         break;
747                 }
748                 object = fp;
749                 fp = get_freepointer(s, object);
750                 nr++;
751         }
752
753         max_objects = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) / s->size;
754         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
755                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
756
757         if (page->objects != max_objects) {
758                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but "
759                         "should be %d", page->objects, max_objects);
760                 page->objects = max_objects;
761                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
762         }
763         if (page->inuse != page->objects - nr) {
764                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but "
765                         "counted were %d", page->inuse, page->objects - nr);
766                 page->inuse = page->objects - nr;
767                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
768         }
769         return search == NULL;
770 }
771
772 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
773                                                                 int alloc)
774 {
775         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
776                 printk(KERN_INFO "TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
777                         s->name,
778                         alloc ? "alloc" : "free",
779                         object, page->inuse,
780                         page->freelist);
781
782                 if (!alloc)
783                         print_section("Object", (void *)object, s->objsize);
784
785                 dump_stack();
786         }
787 }
788
789 /*
790  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
791  */
792 static void add_full(struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
793 {
794         spin_lock(&n->list_lock);
795         list_add(&page->lru, &n->full);
796         spin_unlock(&n->list_lock);
797 }
798
799 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page)
800 {
801         struct kmem_cache_node *n;
802
803         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
804                 return;
805
806         n = get_node(s, page_to_nid(page));
807
808         spin_lock(&n->list_lock);
809         list_del(&page->lru);
810         spin_unlock(&n->list_lock);
811 }
812
813 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
814 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
815 {
816         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
817
818         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
819 }
820
821 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
822 {
823         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
824 }
825
826 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
827 {
828         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
829
830         /*
831          * May be called early in order to allocate a slab for the
832          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
833          * dilemma by deferring the increment of the count during
834          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
835          */
836         if (!NUMA_BUILD || n) {
837                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
838                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
839         }
840 }
841 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
842 {
843         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
844
845         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
846         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
847 }
848
849 /* Object debug checks for alloc/free paths */
850 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
851                                                                 void *object)
852 {
853         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
854                 return;
855
856         init_object(s, object, 0);
857         init_tracking(s, object);
858 }
859
860 static int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
861                                         void *object, unsigned long addr)
862 {
863         if (!check_slab(s, page))
864                 goto bad;
865
866         if (!on_freelist(s, page, object)) {
867                 object_err(s, page, object, "Object already allocated");
868                 goto bad;
869         }
870
871         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
872                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
873                 goto bad;
874         }
875
876         if (!check_object(s, page, object, 0))
877                 goto bad;
878
879         /* Success perform special debug activities for allocs */
880         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
881                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
882         trace(s, page, object, 1);
883         init_object(s, object, 1);
884         return 1;
885
886 bad:
887         if (PageSlab(page)) {
888                 /*
889                  * If this is a slab page then lets do the best we can
890                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
891                  * as used avoids touching the remaining objects.
892                  */
893                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
894                 page->inuse = page->objects;
895                 page->freelist = NULL;
896         }
897         return 0;
898 }
899
900 static int free_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
901                                         void *object, unsigned long addr)
902 {
903         if (!check_slab(s, page))
904                 goto fail;
905
906         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
907                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
908                 goto fail;
909         }
910
911         if (on_freelist(s, page, object)) {
912                 object_err(s, page, object, "Object already free");
913                 goto fail;
914         }
915
916         if (!check_object(s, page, object, 1))
917                 return 0;
918
919         if (unlikely(s != page->slab)) {
920                 if (!PageSlab(page)) {
921                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) "
922                                 "outside of slab", object);
923                 } else if (!page->slab) {
924                         printk(KERN_ERR
925                                 "SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
926                                                 object);
927                         dump_stack();
928                 } else
929                         object_err(s, page, object,
930                                         "page slab pointer corrupt.");
931                 goto fail;
932         }
933
934         /* Special debug activities for freeing objects */
935         if (!PageSlubFrozen(page) && !page->freelist)
936                 remove_full(s, page);
937         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
938                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
939         trace(s, page, object, 0);
940         init_object(s, object, 0);
941         return 1;
942
943 fail:
944         slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
945         return 0;
946 }
947
948 static int __init setup_slub_debug(char *str)
949 {
950         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
951         if (*str++ != '=' || !*str)
952                 /*
953                  * No options specified. Switch on full debugging.
954                  */
955                 goto out;
956
957         if (*str == ',')
958                 /*
959                  * No options but restriction on slabs. This means full
960                  * debugging for slabs matching a pattern.
961                  */
962                 goto check_slabs;
963
964         if (tolower(*str) == 'o') {
965                 /*
966                  * Avoid enabling debugging on caches if its minimum order
967                  * would increase as a result.
968                  */
969                 disable_higher_order_debug = 1;
970                 goto out;
971         }
972
973         slub_debug = 0;
974         if (*str == '-')
975                 /*
976                  * Switch off all debugging measures.
977                  */
978                 goto out;
979
980         /*
981          * Determine which debug features should be switched on
982          */
983         for (; *str && *str != ','; str++) {
984                 switch (tolower(*str)) {
985                 case 'f':
986                         slub_debug |= SLAB_DEBUG_FREE;
987                         break;
988                 case 'z':
989                         slub_debug |= SLAB_RED_ZONE;
990                         break;
991                 case 'p':
992                         slub_debug |= SLAB_POISON;
993                         break;
994                 case 'u':
995                         slub_debug |= SLAB_STORE_USER;
996                         break;
997                 case 't':
998                         slub_debug |= SLAB_TRACE;
999                         break;
1000                 case 'a':
1001                         slub_debug |= SLAB_FAILSLAB;
1002                         break;
1003                 default:
1004                         printk(KERN_ERR "slub_debug option '%c' "
1005                                 "unknown. skipped\n", *str);
1006                 }
1007         }
1008
1009 check_slabs:
1010         if (*str == ',')
1011                 slub_debug_slabs = str + 1;
1012 out:
1013         return 1;
1014 }
1015
1016 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1017
1018 static unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1019         unsigned long flags, const char *name,
1020         void (*ctor)(void *))
1021 {
1022         /*
1023          * Enable debugging if selected on the kernel commandline.
1024          */
1025         if (slub_debug && (!slub_debug_slabs ||
1026                 !strncmp(slub_debug_slabs, name, strlen(slub_debug_slabs))))
1027                 flags |= slub_debug;
1028
1029         return flags;
1030 }
1031 #else
1032 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1033                         struct page *page, void *object) {}
1034
1035 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1036         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1037
1038 static inline int free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1039         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1040
1041 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1042                         { return 1; }
1043 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1044                         void *object, int active) { return 1; }
1045 static inline void add_full(struct kmem_cache_node *n, struct page *page) {}
1046 static inline unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1047         unsigned long flags, const char *name,
1048         void (*ctor)(void *))
1049 {
1050         return flags;
1051 }
1052 #define slub_debug 0
1053
1054 #define disable_higher_order_debug 0
1055
1056 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1057                                                         { return 0; }
1058 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1059                                                         { return 0; }
1060 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1061                                                         int objects) {}
1062 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1063                                                         int objects) {}
1064 #endif
1065
1066 /*
1067  * Slab allocation and freeing
1068  */
1069 static inline struct page *alloc_slab_page(gfp_t flags, int node,
1070                                         struct kmem_cache_order_objects oo)
1071 {
1072         int order = oo_order(oo);
1073
1074         flags |= __GFP_NOTRACK;
1075
1076         if (node == -1)
1077                 return alloc_pages(flags, order);
1078         else
1079                 return alloc_pages_exact_node(node, flags, order);
1080 }
1081
1082 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1083 {
1084         struct page *page;
1085         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1086         gfp_t alloc_gfp;
1087
1088         flags |= s->allocflags;
1089
1090         /*
1091          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1092          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1093          */
1094         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1095
1096         page = alloc_slab_page(alloc_gfp, node, oo);
1097         if (unlikely(!page)) {
1098                 oo = s->min;
1099                 /*
1100                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1101                  * Try a lower order alloc if possible
1102                  */
1103                 page = alloc_slab_page(flags, node, oo);
1104                 if (!page)
1105                         return NULL;
1106
1107                 stat(s, ORDER_FALLBACK);
1108         }
1109
1110         if (kmemcheck_enabled
1111                 && !(s->flags & (SLAB_NOTRACK | DEBUG_DEFAULT_FLAGS))) {
1112                 int pages = 1 << oo_order(oo);
1113
1114                 kmemcheck_alloc_shadow(page, oo_order(oo), flags, node);
1115
1116                 /*
1117                  * Objects from caches that have a constructor don't get
1118                  * cleared when they're allocated, so we need to do it here.
1119                  */
1120                 if (s->ctor)
1121                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, pages);
1122                 else
1123                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, pages);
1124         }
1125
1126         page->objects = oo_objects(oo);
1127         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1128                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1129                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1130                 1 << oo_order(oo));
1131
1132         return page;
1133 }
1134
1135 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1136                                 void *object)
1137 {
1138         setup_object_debug(s, page, object);
1139         if (unlikely(s->ctor))
1140                 s->ctor(object);
1141 }
1142
1143 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1144 {
1145         struct page *page;
1146         void *start;
1147         void *last;
1148         void *p;
1149
1150         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
1151
1152         page = allocate_slab(s,
1153                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1154         if (!page)
1155                 goto out;
1156
1157         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1158         page->slab = s;
1159         page->flags |= 1 << PG_slab;
1160         if (s->flags & (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON |
1161                         SLAB_STORE_USER | SLAB_TRACE))
1162                 __SetPageSlubDebug(page);
1163
1164         start = page_address(page);
1165
1166         if (unlikely(s->flags & SLAB_POISON))
1167                 memset(start, POISON_INUSE, PAGE_SIZE << compound_order(page));
1168
1169         last = start;
1170         for_each_object(p, s, start, page->objects) {
1171                 setup_object(s, page, last);
1172                 set_freepointer(s, last, p);
1173                 last = p;
1174         }
1175         setup_object(s, page, last);
1176         set_freepointer(s, last, NULL);
1177
1178         page->freelist = start;
1179         page->inuse = 0;
1180 out:
1181         return page;
1182 }
1183
1184 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1185 {
1186         int order = compound_order(page);
1187         int pages = 1 << order;
1188
1189         if (unlikely(SLABDEBUG && PageSlubDebug(page))) {
1190                 void *p;
1191
1192                 slab_pad_check(s, page);
1193                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1194                                                 page->objects)
1195                         check_object(s, page, p, 0);
1196                 __ClearPageSlubDebug(page);
1197         }
1198
1199         kmemcheck_free_shadow(page, compound_order(page));
1200
1201         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1202                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1203                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1204                 -pages);
1205
1206         __ClearPageSlab(page);
1207         reset_page_mapcount(page);
1208         if (current->reclaim_state)
1209                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1210         __free_pages(page, order);
1211 }
1212
1213 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1214 {
1215         struct page *page;
1216
1217         page = container_of((struct list_head *)h, struct page, lru);
1218         __free_slab(page->slab, page);
1219 }
1220
1221 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1222 {
1223         if (unlikely(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1224                 /*
1225                  * RCU free overloads the RCU head over the LRU
1226                  */
1227                 struct rcu_head *head = (void *)&page->lru;
1228
1229                 call_rcu(head, rcu_free_slab);
1230         } else
1231                 __free_slab(s, page);
1232 }
1233
1234 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1235 {
1236         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1237         free_slab(s, page);
1238 }
1239
1240 /*
1241  * Per slab locking using the pagelock
1242  */
1243 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
1244 {
1245         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
1246 }
1247
1248 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
1249 {
1250         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
1251 }
1252
1253 static __always_inline int slab_trylock(struct page *page)
1254 {
1255         int rc = 1;
1256
1257         rc = bit_spin_trylock(PG_locked, &page->flags);
1258         return rc;
1259 }
1260
1261 /*
1262  * Management of partially allocated slabs
1263  */
1264 static void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1265                                 struct page *page, int tail)
1266 {
1267         spin_lock(&n->list_lock);
1268         n->nr_partial++;
1269         if (tail)
1270                 list_add_tail(&page->lru, &n->partial);
1271         else
1272                 list_add(&page->lru, &n->partial);
1273         spin_unlock(&n->list_lock);
1274 }
1275
1276 static void remove_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1277 {
1278         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1279
1280         spin_lock(&n->list_lock);
1281         list_del(&page->lru);
1282         n->nr_partial--;
1283         spin_unlock(&n->list_lock);
1284 }
1285
1286 /*
1287  * Lock slab and remove from the partial list.
1288  *
1289  * Must hold list_lock.
1290  */
1291 static inline int lock_and_freeze_slab(struct kmem_cache_node *n,
1292                                                         struct page *page)
1293 {
1294         if (slab_trylock(page)) {
1295                 list_del(&page->lru);
1296                 n->nr_partial--;
1297                 __SetPageSlubFrozen(page);
1298                 return 1;
1299         }
1300         return 0;
1301 }
1302
1303 /*
1304  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1305  */
1306 static struct page *get_partial_node(struct kmem_cache_node *n)
1307 {
1308         struct page *page;
1309
1310         /*
1311          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1312          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1313          * partial slab and there is none available then get_partials()
1314          * will return NULL.
1315          */
1316         if (!n || !n->nr_partial)
1317                 return NULL;
1318
1319         spin_lock(&n->list_lock);
1320         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
1321                 if (lock_and_freeze_slab(n, page))
1322                         goto out;
1323         page = NULL;
1324 out:
1325         spin_unlock(&n->list_lock);
1326         return page;
1327 }
1328
1329 /*
1330  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1331  */
1332 static struct page *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
1333 {
1334 #ifdef CONFIG_NUMA
1335         struct zonelist *zonelist;
1336         struct zoneref *z;
1337         struct zone *zone;
1338         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1339         struct page *page;
1340
1341         /*
1342          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1343          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1344          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1345          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1346          *
1347          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1348          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1349          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1350          * from other nodes and filled up.
1351          *
1352          * If /sys/kernel/slab/xx/defrag_ratio is set to 100 (which makes
1353          * defrag_ratio = 1000) then every (well almost) allocation will
1354          * first attempt to defrag slab caches on other nodes. This means
1355          * scanning over all nodes to look for partial slabs which may be
1356          * expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1357          * with available objects.
1358          */
1359         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1360                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1361                 return NULL;
1362
1363         get_mems_allowed();
1364         zonelist = node_zonelist(slab_node(current->mempolicy), flags);
1365         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1366                 struct kmem_cache_node *n;
1367
1368                 n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1369
1370                 if (n && cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
1371                                 n->nr_partial > s->min_partial) {
1372                         page = get_partial_node(n);
1373                         if (page) {
1374                                 put_mems_allowed();
1375                                 return page;
1376                         }
1377                 }
1378         }
1379         put_mems_allowed();
1380 #endif
1381         return NULL;
1382 }
1383
1384 /*
1385  * Get a partial page, lock it and return it.
1386  */
1387 static struct page *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1388 {
1389         struct page *page;
1390         int searchnode = (node == -1) ? numa_node_id() : node;
1391
1392         page = get_partial_node(get_node(s, searchnode));
1393         if (page || (flags & __GFP_THISNODE))
1394                 return page;
1395
1396         return get_any_partial(s, flags);
1397 }
1398
1399 /*
1400  * Move a page back to the lists.
1401  *
1402  * Must be called with the slab lock held.
1403  *
1404  * On exit the slab lock will have been dropped.
1405  */
1406 static void unfreeze_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page, int tail)
1407 {
1408         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1409
1410         __ClearPageSlubFrozen(page);
1411         if (page->inuse) {
1412
1413                 if (page->freelist) {
1414                         add_partial(n, page, tail);
1415                         stat(s, tail ? DEACTIVATE_TO_TAIL : DEACTIVATE_TO_HEAD);
1416                 } else {
1417                         stat(s, DEACTIVATE_FULL);
1418                         if (SLABDEBUG && PageSlubDebug(page) &&
1419                                                 (s->flags & SLAB_STORE_USER))
1420                                 add_full(n, page);
1421                 }
1422                 slab_unlock(page);
1423         } else {
1424                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
1425                 if (n->nr_partial < s->min_partial) {
1426                         /*
1427                          * Adding an empty slab to the partial slabs in order
1428                          * to avoid page allocator overhead. This slab needs
1429                          * to come after the other slabs with objects in
1430                          * so that the others get filled first. That way the
1431                          * size of the partial list stays small.
1432                          *
1433                          * kmem_cache_shrink can reclaim any empty slabs from
1434                          * the partial list.
1435                          */
1436                         add_partial(n, page, 1);
1437                         slab_unlock(page);
1438                 } else {
1439                         slab_unlock(page);
1440                         stat(s, FREE_SLAB);
1441                         discard_slab(s, page);
1442                 }
1443         }
1444 }
1445
1446 /*
1447  * Remove the cpu slab
1448  */
1449 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1450 {
1451         struct page *page = c->page;
1452         int tail = 1;
1453
1454         if (page->freelist)
1455                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
1456         /*
1457          * Merge cpu freelist into slab freelist. Typically we get here
1458          * because both freelists are empty. So this is unlikely
1459          * to occur.
1460          */
1461         while (unlikely(c->freelist)) {
1462                 void **object;
1463
1464                 tail = 0;       /* Hot objects. Put the slab first */
1465
1466                 /* Retrieve object from cpu_freelist */
1467                 object = c->freelist;
1468                 c->freelist = get_freepointer(s, c->freelist);
1469
1470                 /* And put onto the regular freelist */
1471                 set_freepointer(s, object, page->freelist);
1472                 page->freelist = object;
1473                 page->inuse--;
1474         }
1475         c->page = NULL;
1476         unfreeze_slab(s, page, tail);
1477 }
1478
1479 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1480 {
1481         stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
1482         slab_lock(c->page);
1483         deactivate_slab(s, c);
1484 }
1485
1486 /*
1487  * Flush cpu slab.
1488  *
1489  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
1490  */
1491 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
1492 {
1493         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
1494
1495         if (likely(c && c->page))
1496                 flush_slab(s, c);
1497 }
1498
1499 static void flush_cpu_slab(void *d)
1500 {
1501         struct kmem_cache *s = d;
1502
1503         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1504 }
1505
1506 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
1507 {
1508         on_each_cpu(flush_cpu_slab, s, 1);
1509 }
1510
1511 /*
1512  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
1513  * locality expectations.
1514  */
1515 static inline int node_match(struct kmem_cache_cpu *c, int node)
1516 {
1517 #ifdef CONFIG_NUMA
1518         if (node != -1 && c->node != node)
1519                 return 0;
1520 #endif
1521         return 1;
1522 }
1523
1524 static int count_free(struct page *page)
1525 {
1526         return page->objects - page->inuse;
1527 }
1528
1529 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
1530                                         int (*get_count)(struct page *))
1531 {
1532         unsigned long flags;
1533         unsigned long x = 0;
1534         struct page *page;
1535
1536         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1537         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
1538                 x += get_count(page);
1539         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1540         return x;
1541 }
1542
1543 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
1544 {
1545 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
1546         return atomic_long_read(&n->total_objects);
1547 #else
1548         return 0;
1549 #endif
1550 }
1551
1552 static noinline void
1553 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
1554 {
1555         int node;
1556
1557         printk(KERN_WARNING
1558                 "SLUB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
1559                 nid, gfpflags);
1560         printk(KERN_WARNING "  cache: %s, object size: %d, buffer size: %d, "
1561                 "default order: %d, min order: %d\n", s->name, s->objsize,
1562                 s->size, oo_order(s->oo), oo_order(s->min));
1563
1564         if (oo_order(s->min) > get_order(s->objsize))
1565                 printk(KERN_WARNING "  %s debugging increased min order, use "
1566                        "slub_debug=O to disable.\n", s->name);
1567
1568         for_each_online_node(node) {
1569                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1570                 unsigned long nr_slabs;
1571                 unsigned long nr_objs;
1572                 unsigned long nr_free;
1573
1574                 if (!n)
1575                         continue;
1576
1577                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
1578                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
1579                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
1580
1581                 printk(KERN_WARNING
1582                         "  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
1583                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
1584         }
1585 }
1586
1587 /*
1588  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
1589  * debugging duties.
1590  *
1591  * Interrupts are disabled.
1592  *
1593  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
1594  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
1595  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
1596  *
1597  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
1598  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
1599  * rest of the freelist to the lockless freelist.
1600  *
1601  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
1602  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
1603  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
1604  */
1605 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
1606                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
1607 {
1608         void **object;
1609         struct page *new;
1610
1611         /* We handle __GFP_ZERO in the caller */
1612         gfpflags &= ~__GFP_ZERO;
1613
1614         if (!c->page)
1615                 goto new_slab;
1616
1617         slab_lock(c->page);
1618         if (unlikely(!node_match(c, node)))
1619                 goto another_slab;
1620
1621         stat(s, ALLOC_REFILL);
1622
1623 load_freelist:
1624         object = c->page->freelist;
1625         if (unlikely(!object))
1626                 goto another_slab;
1627         if (unlikely(SLABDEBUG && PageSlubDebug(c->page)))
1628                 goto debug;
1629
1630         c->freelist = get_freepointer(s, object);
1631         c->page->inuse = c->page->objects;
1632         c->page->freelist = NULL;
1633         c->node = page_to_nid(c->page);
1634 unlock_out:
1635         slab_unlock(c->page);
1636         stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
1637         return object;
1638
1639 another_slab:
1640         deactivate_slab(s, c);
1641
1642 new_slab:
1643         new = get_partial(s, gfpflags, node);
1644         if (new) {
1645                 c->page = new;
1646                 stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1647                 goto load_freelist;
1648         }
1649
1650         if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1651                 local_irq_enable();
1652
1653         new = new_slab(s, gfpflags, node);
1654
1655         if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1656                 local_irq_disable();
1657
1658         if (new) {
1659                 c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
1660                 stat(s, ALLOC_SLAB);
1661                 if (c->page)
1662                         flush_slab(s, c);
1663                 slab_lock(new);
1664                 __SetPageSlubFrozen(new);
1665                 c->page = new;
1666                 goto load_freelist;
1667         }
1668         if (!(gfpflags & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1669                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
1670         return NULL;
1671 debug:
1672         if (!alloc_debug_processing(s, c->page, object, addr))
1673                 goto another_slab;
1674
1675         c->page->inuse++;
1676         c->page->freelist = get_freepointer(s, object);
1677         c->node = -1;
1678         goto unlock_out;
1679 }
1680
1681 /*
1682  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
1683  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
1684  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
1685  *
1686  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
1687  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
1688  *
1689  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
1690  */
1691 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
1692                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
1693 {
1694         void **object;
1695         struct kmem_cache_cpu *c;
1696         unsigned long flags;
1697
1698         gfpflags &= gfp_allowed_mask;
1699
1700         lockdep_trace_alloc(gfpflags);
1701         might_sleep_if(gfpflags & __GFP_WAIT);
1702
1703         if (should_failslab(s->objsize, gfpflags, s->flags))
1704                 return NULL;
1705
1706         local_irq_save(flags);
1707         c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
1708         object = c->freelist;
1709         if (unlikely(!object || !node_match(c, node)))
1710
1711                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
1712
1713         else {
1714                 c->freelist = get_freepointer(s, object);
1715                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
1716         }
1717         local_irq_restore(flags);
1718
1719         if (unlikely(gfpflags & __GFP_ZERO) && object)
1720                 memset(object, 0, s->objsize);
1721
1722         kmemcheck_slab_alloc(s, gfpflags, object, s->objsize);
1723         kmemleak_alloc_recursive(object, s->objsize, 1, s->flags, gfpflags);
1724
1725         return object;
1726 }
1727
1728 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1729 {
1730         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, -1, _RET_IP_);
1731
1732         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->objsize, s->size, gfpflags);
1733
1734         return ret;
1735 }
1736 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1737
1738 #ifdef CONFIG_TRACING
1739 void *kmem_cache_alloc_notrace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1740 {
1741         return slab_alloc(s, gfpflags, -1, _RET_IP_);
1742 }
1743 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_notrace);
1744 #endif
1745
1746 #ifdef CONFIG_NUMA
1747 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
1748 {
1749         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
1750
1751         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
1752                                     s->objsize, s->size, gfpflags, node);
1753
1754         return ret;
1755 }
1756 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
1757 #endif
1758
1759 #ifdef CONFIG_TRACING
1760 void *kmem_cache_alloc_node_notrace(struct kmem_cache *s,
1761                                     gfp_t gfpflags,
1762                                     int node)
1763 {
1764         return slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
1765 }
1766 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_notrace);
1767 #endif
1768
1769 /*
1770  * Slow patch handling. This may still be called frequently since objects
1771  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
1772  *
1773  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
1774  * lock and free the item. If there is no additional partial page
1775  * handling required then we can return immediately.
1776  */
1777 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1778                         void *x, unsigned long addr)
1779 {
1780         void *prior;
1781         void **object = (void *)x;
1782
1783         stat(s, FREE_SLOWPATH);
1784         slab_lock(page);
1785
1786         if (unlikely(SLABDEBUG && PageSlubDebug(page)))
1787                 goto debug;
1788
1789 checks_ok:
1790         prior = page->freelist;
1791         set_freepointer(s, object, prior);
1792         page->freelist = object;
1793         page->inuse--;
1794
1795         if (unlikely(PageSlubFrozen(page))) {
1796                 stat(s, FREE_FROZEN);
1797                 goto out_unlock;
1798         }
1799
1800         if (unlikely(!page->inuse))
1801                 goto slab_empty;
1802
1803         /*
1804          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
1805          * then add it.
1806          */
1807         if (unlikely(!prior)) {
1808                 add_partial(get_node(s, page_to_nid(page)), page, 1);
1809                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
1810         }
1811
1812 out_unlock:
1813         slab_unlock(page);
1814         return;
1815
1816 slab_empty:
1817         if (prior) {
1818                 /*
1819                  * Slab still on the partial list.
1820                  */
1821                 remove_partial(s, page);
1822                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
1823         }
1824         slab_unlock(page);
1825         stat(s, FREE_SLAB);
1826         discard_slab(s, page);
1827         return;
1828
1829 debug:
1830         if (!free_debug_processing(s, page, x, addr))
1831                 goto out_unlock;
1832         goto checks_ok;
1833 }
1834
1835 /*
1836  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
1837  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
1838  *
1839  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
1840  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
1841  * the item before.
1842  *
1843  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
1844  * with all sorts of special processing.
1845  */
1846 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s,
1847                         struct page *page, void *x, unsigned long addr)
1848 {
1849         void **object = (void *)x;
1850         struct kmem_cache_cpu *c;
1851         unsigned long flags;
1852
1853         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
1854         local_irq_save(flags);
1855         c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
1856         kmemcheck_slab_free(s, object, s->objsize);
1857         debug_check_no_locks_freed(object, s->objsize);
1858         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1859                 debug_check_no_obj_freed(object, s->objsize);
1860         if (likely(page == c->page && c->node >= 0)) {
1861                 set_freepointer(s, object, c->freelist);
1862                 c->freelist = object;
1863                 stat(s, FREE_FASTPATH);
1864         } else
1865                 __slab_free(s, page, x, addr);
1866
1867         local_irq_restore(flags);
1868 }
1869
1870 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
1871 {
1872         struct page *page;
1873
1874         page = virt_to_head_page(x);
1875
1876         slab_free(s, page, x, _RET_IP_);
1877
1878         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
1879 }
1880 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
1881
1882 /* Figure out on which slab page the object resides */
1883 static struct page *get_object_page(const void *x)
1884 {
1885         struct page *page = virt_to_head_page(x);
1886
1887         if (!PageSlab(page))
1888                 return NULL;
1889
1890         return page;
1891 }
1892
1893 /*
1894  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
1895  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
1896  * get the required alignment by putting one properly sized object after
1897  * another.
1898  *
1899  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
1900  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
1901  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
1902  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
1903  * locking overhead.
1904  */
1905
1906 /*
1907  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
1908  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
1909  * and increases the number of allocations possible without having to
1910  * take the list_lock.
1911  */
1912 static int slub_min_order;
1913 static int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
1914 static int slub_min_objects;
1915
1916 /*
1917  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
1918  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
1919  */
1920 static int slub_nomerge;
1921
1922 /*
1923  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
1924  *
1925  * The order of allocation has significant impact on performance and other
1926  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
1927  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
1928  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
1929  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
1930  * would be wasted.
1931  *
1932  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
1933  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
1934  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
1935  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
1936  *
1937  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
1938  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
1939  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
1940  * of space in favor of a small page order.
1941  *
1942  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
1943  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
1944  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
1945  * the smallest order which will fit the object.
1946  */
1947 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
1948                                 int max_order, int fract_leftover)
1949 {
1950         int order;
1951         int rem;
1952         int min_order = slub_min_order;
1953
1954         if ((PAGE_SIZE << min_order) / size > MAX_OBJS_PER_PAGE)
1955                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
1956
1957         for (order = max(min_order,
1958                                 fls(min_objects * size - 1) - PAGE_SHIFT);
1959                         order <= max_order; order++) {
1960
1961                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
1962
1963                 if (slab_size < min_objects * size)
1964                         continue;
1965
1966                 rem = slab_size % size;
1967
1968                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
1969                         break;
1970
1971         }
1972
1973         return order;
1974 }
1975
1976 static inline int calculate_order(int size)
1977 {
1978         int order;
1979         int min_objects;
1980         int fraction;
1981         int max_objects;
1982
1983         /*
1984          * Attempt to find best configuration for a slab. This
1985          * works by first attempting to generate a layout with
1986          * the best configuration and backing off gradually.
1987          *
1988          * First we reduce the acceptable waste in a slab. Then
1989          * we reduce the minimum objects required in a slab.
1990          */
1991         min_objects = slub_min_objects;
1992         if (!min_objects)
1993                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
1994         max_objects = (PAGE_SIZE << slub_max_order)/size;
1995         min_objects = min(min_objects, max_objects);
1996
1997         while (min_objects > 1) {
1998                 fraction = 16;
1999                 while (fraction >= 4) {
2000                         order = slab_order(size, min_objects,
2001                                                 slub_max_order, fraction);
2002                         if (order <= slub_max_order)
2003                                 return order;
2004                         fraction /= 2;
2005                 }
2006                 min_objects--;
2007         }
2008
2009         /*
2010          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
2011          * lets see if we can place a single object there.
2012          */
2013         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1);
2014         if (order <= slub_max_order)
2015                 return order;
2016
2017         /*
2018          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
2019          */
2020         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1);
2021         if (order < MAX_ORDER)
2022                 return order;
2023         return -ENOSYS;
2024 }
2025
2026 /*
2027  * Figure out what the alignment of the objects will be.
2028  */
2029 static unsigned long calculate_alignment(unsigned long flags,
2030                 unsigned long align, unsigned long size)
2031 {
2032         /*
2033          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
2034          * suggestion if the object is sufficiently large.
2035          *
2036          * The hardware cache alignment cannot override the specified
2037          * alignment though. If that is greater then use it.
2038          */
2039         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2040                 unsigned long ralign = cache_line_size();
2041                 while (size <= ralign / 2)
2042                         ralign /= 2;
2043                 align = max(align, ralign);
2044         }
2045
2046         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
2047                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2048
2049         return ALIGN(align, sizeof(void *));
2050 }
2051
2052 static void
2053 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n, struct kmem_cache *s)
2054 {
2055         n->nr_partial = 0;
2056         spin_lock_init(&n->list_lock);
2057         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
2058 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2059         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
2060         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
2061         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
2062 #endif
2063 }
2064
2065 static DEFINE_PER_CPU(struct kmem_cache_cpu, kmalloc_percpu[KMALLOC_CACHES]);
2066
2067 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
2068 {
2069         if (s < kmalloc_caches + KMALLOC_CACHES && s >= kmalloc_caches)
2070                 /*
2071                  * Boot time creation of the kmalloc array. Use static per cpu data
2072                  * since the per cpu allocator is not available yet.
2073                  */
2074                 s->cpu_slab = kmalloc_percpu + (s - kmalloc_caches);
2075         else
2076                 s->cpu_slab =  alloc_percpu(struct kmem_cache_cpu);
2077
2078         if (!s->cpu_slab)
2079                 return 0;
2080
2081         return 1;
2082 }
2083
2084 #ifdef CONFIG_NUMA
2085 /*
2086  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
2087  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
2088  * possible.
2089  *
2090  * Note that this function only works on the kmalloc_node_cache
2091  * when allocating for the kmalloc_node_cache. This is used for bootstrapping
2092  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
2093  */
2094 static void early_kmem_cache_node_alloc(gfp_t gfpflags, int node)
2095 {
2096         struct page *page;
2097         struct kmem_cache_node *n;
2098         unsigned long flags;
2099
2100         BUG_ON(kmalloc_caches->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
2101
2102         page = new_slab(kmalloc_caches, gfpflags, node);
2103
2104         BUG_ON(!page);
2105         if (page_to_nid(page) != node) {
2106                 printk(KERN_ERR "SLUB: Unable to allocate memory from "
2107                                 "node %d\n", node);
2108                 printk(KERN_ERR "SLUB: Allocating a useless per node structure "
2109                                 "in order to be able to continue\n");
2110         }
2111
2112         n = page->freelist;
2113         BUG_ON(!n);
2114         page->freelist = get_freepointer(kmalloc_caches, n);
2115         page->inuse++;
2116         kmalloc_caches->node[node] = n;
2117 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2118         init_object(kmalloc_caches, n, 1);
2119         init_tracking(kmalloc_caches, n);
2120 #endif
2121         init_kmem_cache_node(n, kmalloc_caches);
2122         inc_slabs_node(kmalloc_caches, node, page->objects);
2123
2124         /*
2125          * lockdep requires consistent irq usage for each lock
2126          * so even though there cannot be a race this early in
2127          * the boot sequence, we still disable irqs.
2128          */
2129         local_irq_save(flags);
2130         add_partial(n, page, 0);
2131         local_irq_restore(flags);
2132 }
2133
2134 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2135 {
2136         int node;
2137
2138         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2139                 struct kmem_cache_node *n = s->node[node];
2140                 if (n)
2141                         kmem_cache_free(kmalloc_caches, n);
2142                 s->node[node] = NULL;
2143         }
2144 }
2145
2146 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2147 {
2148         int node;
2149
2150         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2151                 struct kmem_cache_node *n;
2152
2153                 if (slab_state == DOWN) {
2154                         early_kmem_cache_node_alloc(gfpflags, node);
2155                         continue;
2156                 }
2157                 n = kmem_cache_alloc_node(kmalloc_caches,
2158                                                 gfpflags, node);
2159
2160                 if (!n) {
2161                         free_kmem_cache_nodes(s);
2162                         return 0;
2163                 }
2164
2165                 s->node[node] = n;
2166                 init_kmem_cache_node(n, s);
2167         }
2168         return 1;
2169 }
2170 #else
2171 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2172 {
2173 }
2174
2175 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2176 {
2177         init_kmem_cache_node(&s->local_node, s);
2178         return 1;
2179 }
2180 #endif
2181
2182 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
2183 {
2184         if (min < MIN_PARTIAL)
2185                 min = MIN_PARTIAL;
2186         else if (min > MAX_PARTIAL)
2187                 min = MAX_PARTIAL;
2188         s->min_partial = min;
2189 }
2190
2191 /*
2192  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
2193  * a slab object.
2194  */
2195 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
2196 {
2197         unsigned long flags = s->flags;
2198         unsigned long size = s->objsize;
2199         unsigned long align = s->align;
2200         int order;
2201
2202         /*
2203          * Round up object size to the next word boundary. We can only
2204          * place the free pointer at word boundaries and this determines
2205          * the possible location of the free pointer.
2206          */
2207         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
2208
2209 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2210         /*
2211          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
2212          * the slab may touch the object after free or before allocation
2213          * then we should never poison the object itself.
2214          */
2215         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) &&
2216                         !s->ctor)
2217                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
2218         else
2219                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
2220
2221
2222         /*
2223          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
2224          * end of the object and the free pointer. If not then add an
2225          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
2226          */
2227         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->objsize)
2228                 size += sizeof(void *);
2229 #endif
2230
2231         /*
2232          * With that we have determined the number of bytes in actual use
2233          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
2234          */
2235         s->inuse = size;
2236
2237         if (((flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
2238                 s->ctor)) {
2239                 /*
2240                  * Relocate free pointer after the object if it is not
2241                  * permitted to overwrite the first word of the object on
2242                  * kmem_cache_free.
2243                  *
2244                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
2245                  * destructor or are poisoning the objects.
2246                  */
2247                 s->offset = size;
2248                 size += sizeof(void *);
2249         }
2250
2251 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2252         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2253                 /*
2254                  * Need to store information about allocs and frees after
2255                  * the object.
2256                  */
2257                 size += 2 * sizeof(struct track);
2258
2259         if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2260                 /*
2261                  * Add some empty padding so that we can catch
2262                  * overwrites from earlier objects rather than let
2263                  * tracking information or the free pointer be
2264                  * corrupted if a user writes before the start
2265                  * of the object.
2266                  */
2267                 size += sizeof(void *);
2268 #endif
2269
2270         /*
2271          * Determine the alignment based on various parameters that the
2272          * user specified and the dynamic determination of cache line size
2273          * on bootup.
2274          */
2275         align = calculate_alignment(flags, align, s->objsize);
2276         s->align = align;
2277
2278         /*
2279          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
2280          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
2281          * each object to conform to the alignment.
2282          */
2283         size = ALIGN(size, align);
2284         s->size = size;
2285         if (forced_order >= 0)
2286                 order = forced_order;
2287         else
2288                 order = calculate_order(size);
2289
2290         if (order < 0)
2291                 return 0;
2292
2293         s->allocflags = 0;
2294         if (order)
2295                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
2296
2297         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
2298                 s->allocflags |= SLUB_DMA;
2299
2300         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2301                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2302
2303         /*
2304          * Determine the number of objects per slab
2305          */
2306         s->oo = oo_make(order, size);
2307         s->min = oo_make(get_order(size), size);
2308         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
2309                 s->max = s->oo;
2310
2311         return !!oo_objects(s->oo);
2312
2313 }
2314
2315 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags,
2316                 const char *name, size_t size,
2317                 size_t align, unsigned long flags,
2318                 void (*ctor)(void *))
2319 {
2320         memset(s, 0, kmem_size);
2321         s->name = name;
2322         s->ctor = ctor;
2323         s->objsize = size;
2324         s->align = align;
2325         s->flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, ctor);
2326
2327         if (!calculate_sizes(s, -1))
2328                 goto error;
2329         if (disable_higher_order_debug) {
2330                 /*
2331                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
2332                  * order increased.
2333                  */
2334                 if (get_order(s->size) > get_order(s->objsize)) {
2335                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
2336                         s->offset = 0;
2337                         if (!calculate_sizes(s, -1))
2338                                 goto error;
2339                 }
2340         }
2341
2342         /*
2343          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
2344          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
2345          */
2346         set_min_partial(s, ilog2(s->size));
2347         s->refcount = 1;
2348 #ifdef CONFIG_NUMA
2349         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
2350 #endif
2351         if (!init_kmem_cache_nodes(s, gfpflags & ~SLUB_DMA))
2352                 goto error;
2353
2354         if (alloc_kmem_cache_cpus(s, gfpflags & ~SLUB_DMA))
2355                 return 1;
2356
2357         free_kmem_cache_nodes(s);
2358 error:
2359         if (flags & SLAB_PANIC)
2360                 panic("Cannot create slab %s size=%lu realsize=%u "
2361                         "order=%u offset=%u flags=%lx\n",
2362                         s->name, (unsigned long)size, s->size, oo_order(s->oo),
2363                         s->offset, flags);
2364         return 0;
2365 }
2366
2367 /*
2368  * Check if a given pointer is valid
2369  */
2370 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *s, const void *object)
2371 {
2372         struct page *page;
2373
2374         if (!kern_ptr_validate(object, s->size))
2375                 return 0;
2376
2377         page = get_object_page(object);
2378
2379         if (!page || s != page->slab)
2380                 /* No slab or wrong slab */
2381                 return 0;
2382
2383         if (!check_valid_pointer(s, page, object))
2384                 return 0;
2385
2386         /*
2387          * We could also check if the object is on the slabs freelist.
2388          * But this would be too expensive and it seems that the main
2389          * purpose of kmem_ptr_valid() is to check if the object belongs
2390          * to a certain slab.
2391          */
2392         return 1;
2393 }
2394 EXPORT_SYMBOL(kmem_ptr_validate);
2395
2396 /*
2397  * Determine the size of a slab object
2398  */
2399 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
2400 {
2401         return s->objsize;
2402 }
2403 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
2404
2405 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *s)
2406 {
2407         return s->name;
2408 }
2409 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_name);
2410
2411 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2412                                                         const char *text)
2413 {
2414 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2415         void *addr = page_address(page);
2416         void *p;
2417         long *map = kzalloc(BITS_TO_LONGS(page->objects) * sizeof(long),
2418                             GFP_ATOMIC);
2419
2420         if (!map)
2421                 return;
2422         slab_err(s, page, "%s", text);
2423         slab_lock(page);
2424         for_each_free_object(p, s, page->freelist)
2425                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
2426
2427         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
2428
2429                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map)) {
2430                         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu\n",
2431                                                         p, p - addr);
2432                         print_tracking(s, p);
2433                 }
2434         }
2435         slab_unlock(page);
2436         kfree(map);
2437 #endif
2438 }
2439
2440 /*
2441  * Attempt to free all partial slabs on a node.
2442  */
2443 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
2444 {
2445         unsigned long flags;
2446         struct page *page, *h;
2447
2448         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2449         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, lru) {
2450                 if (!page->inuse) {
2451                         list_del(&page->lru);
2452                         discard_slab(s, page);
2453                         n->nr_partial--;
2454                 } else {
2455                         list_slab_objects(s, page,
2456                                 "Objects remaining on kmem_cache_close()");
2457                 }
2458         }
2459         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2460 }
2461
2462 /*
2463  * Release all resources used by a slab cache.
2464  */
2465 static inline int kmem_cache_close(struct kmem_cache *s)
2466 {
2467         int node;
2468
2469         flush_all(s);
2470         free_percpu(s->cpu_slab);
2471         /* Attempt to free all objects */
2472         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2473                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
2474
2475                 free_partial(s, n);
2476                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
2477                         return 1;
2478         }
2479         free_kmem_cache_nodes(s);
2480         return 0;
2481 }
2482
2483 /*
2484  * Close a cache and release the kmem_cache structure
2485  * (must be used for caches created using kmem_cache_create)
2486  */
2487 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
2488 {
2489         down_write(&slub_lock);
2490         s->refcount--;
2491         if (!s->refcount) {
2492                 list_del(&s->list);
2493                 up_write(&slub_lock);
2494                 if (kmem_cache_close(s)) {
2495                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: %s called for cache that "
2496                                 "still has objects.\n", s->name, __func__);
2497                         dump_stack();
2498                 }
2499                 if (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2500                         rcu_barrier();
2501                 sysfs_slab_remove(s);
2502         } else
2503                 up_write(&slub_lock);
2504 }
2505 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2506
2507 /********************************************************************
2508  *              Kmalloc subsystem
2509  *******************************************************************/
2510
2511 struct kmem_cache kmalloc_caches[KMALLOC_CACHES] __cacheline_aligned;
2512 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
2513
2514 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
2515 {
2516         get_option(&str, &slub_min_order);
2517
2518         return 1;
2519 }
2520
2521 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
2522
2523 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
2524 {
2525         get_option(&str, &slub_max_order);
2526         slub_max_order = min(slub_max_order, MAX_ORDER - 1);
2527
2528         return 1;
2529 }
2530
2531 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
2532
2533 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
2534 {
2535         get_option(&str, &slub_min_objects);
2536
2537         return 1;
2538 }
2539
2540 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
2541
2542 static int __init setup_slub_nomerge(char *str)
2543 {
2544         slub_nomerge = 1;
2545         return 1;
2546 }
2547
2548 __setup("slub_nomerge", setup_slub_nomerge);
2549
2550 static struct kmem_cache *create_kmalloc_cache(struct kmem_cache *s,
2551                 const char *name, int size, gfp_t gfp_flags)
2552 {
2553         unsigned int flags = 0;
2554
2555         if (gfp_flags & SLUB_DMA)
2556                 flags = SLAB_CACHE_DMA;
2557
2558         /*
2559          * This function is called with IRQs disabled during early-boot on
2560          * single CPU so there's no need to take slub_lock here.
2561          */
2562         if (!kmem_cache_open(s, gfp_flags, name, size, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
2563                                                                 flags, NULL))
2564                 goto panic;
2565
2566         list_add(&s->list, &slab_caches);
2567
2568         if (sysfs_slab_add(s))
2569                 goto panic;
2570         return s;
2571
2572 panic:
2573         panic("Creation of kmalloc slab %s size=%d failed.\n", name, size);
2574 }
2575
2576 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2577 static struct kmem_cache *kmalloc_caches_dma[SLUB_PAGE_SHIFT];
2578
2579 static void sysfs_add_func(struct work_struct *w)
2580 {
2581         struct kmem_cache *s;
2582
2583         down_write(&slub_lock);
2584         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2585                 if (s->flags & __SYSFS_ADD_DEFERRED) {
2586                         s->flags &= ~__SYSFS_ADD_DEFERRED;
2587                         sysfs_slab_add(s);
2588                 }
2589         }
2590         up_write(&slub_lock);
2591 }
2592
2593 static DECLARE_WORK(sysfs_add_work, sysfs_add_func);
2594
2595 static noinline struct kmem_cache *dma_kmalloc_cache(int index, gfp_t flags)
2596 {
2597         struct kmem_cache *s;
2598         char *text;
2599         size_t realsize;
2600         unsigned long slabflags;
2601         int i;
2602
2603         s = kmalloc_caches_dma[index];
2604         if (s)
2605                 return s;
2606
2607         /* Dynamically create dma cache */
2608         if (flags & __GFP_WAIT)
2609                 down_write(&slub_lock);
2610         else {
2611                 if (!down_write_trylock(&slub_lock))
2612                         goto out;
2613         }
2614
2615         if (kmalloc_caches_dma[index])
2616                 goto unlock_out;
2617
2618         realsize = kmalloc_caches[index].objsize;
2619         text = kasprintf(flags & ~SLUB_DMA, "kmalloc_dma-%d",
2620                          (unsigned int)realsize);
2621
2622         s = NULL;
2623         for (i = 0; i < KMALLOC_CACHES; i++)
2624                 if (!kmalloc_caches[i].size)
2625                         break;
2626
2627         BUG_ON(i >= KMALLOC_CACHES);
2628         s = kmalloc_caches + i;
2629
2630         /*
2631          * Must defer sysfs creation to a workqueue because we don't know
2632          * what context we are called from. Before sysfs comes up, we don't
2633          * need to do anything because our sysfs initcall will start by
2634          * adding all existing slabs to sysfs.
2635          */
2636         slabflags = SLAB_CACHE_DMA|SLAB_NOTRACK;
2637         if (slab_state >= SYSFS)
2638                 slabflags |= __SYSFS_ADD_DEFERRED;
2639
2640         if (!text || !kmem_cache_open(s, flags, text,
2641                         realsize, ARCH_KMALLOC_MINALIGN, slabflags, NULL)) {
2642                 s->size = 0;
2643                 kfree(text);
2644                 goto unlock_out;
2645         }
2646
2647         list_add(&s->list, &slab_caches);
2648         kmalloc_caches_dma[index] = s;
2649
2650         if (slab_state >= SYSFS)
2651                 schedule_work(&sysfs_add_work);
2652
2653 unlock_out:
2654         up_write(&slub_lock);
2655 out:
2656         return kmalloc_caches_dma[index];
2657 }
2658 #endif
2659
2660 /*
2661  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
2662  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
2663  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
2664  * fls.
2665  */
2666 static s8 size_index[24] = {
2667         3,      /* 8 */
2668         4,      /* 16 */
2669         5,      /* 24 */
2670         5,      /* 32 */
2671         6,      /* 40 */
2672         6,      /* 48 */
2673         6,      /* 56 */
2674         6,      /* 64 */
2675         1,      /* 72 */
2676         1,      /* 80 */
2677         1,      /* 88 */
2678         1,      /* 96 */
2679         7,      /* 104 */
2680         7,      /* 112 */
2681         7,      /* 120 */
2682         7,      /* 128 */
2683         2,      /* 136 */
2684         2,      /* 144 */
2685         2,      /* 152 */
2686         2,      /* 160 */
2687         2,      /* 168 */
2688         2,      /* 176 */
2689         2,      /* 184 */
2690         2       /* 192 */
2691 };
2692
2693 static inline int size_index_elem(size_t bytes)
2694 {
2695         return (bytes - 1) / 8;
2696 }
2697
2698 static struct kmem_cache *get_slab(size_t size, gfp_t flags)
2699 {
2700         int index;
2701
2702         if (size <= 192) {
2703                 if (!size)
2704                         return ZERO_SIZE_PTR;
2705
2706                 index = size_index[size_index_elem(size)];
2707         } else
2708                 index = fls(size - 1);
2709
2710 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2711         if (unlikely((flags & SLUB_DMA)))
2712                 return dma_kmalloc_cache(index, flags);
2713
2714 #endif
2715         return &kmalloc_caches[index];
2716 }
2717
2718 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
2719 {
2720         struct kmem_cache *s;
2721         void *ret;
2722
2723         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
2724                 return kmalloc_large(size, flags);
2725
2726         s = get_slab(size, flags);
2727
2728         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2729                 return s;
2730
2731         ret = slab_alloc(s, flags, -1, _RET_IP_);
2732
2733         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
2734
2735         return ret;
2736 }
2737 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
2738
2739 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
2740 {
2741         struct page *page;
2742         void *ptr = NULL;
2743
2744         flags |= __GFP_COMP | __GFP_NOTRACK;
2745         page = alloc_pages_node(node, flags, get_order(size));
2746         if (page)
2747                 ptr = page_address(page);
2748
2749         kmemleak_alloc(ptr, size, 1, flags);
2750         return ptr;
2751 }
2752
2753 #ifdef CONFIG_NUMA
2754 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
2755 {
2756         struct kmem_cache *s;
2757         void *ret;
2758
2759         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE)) {
2760                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
2761
2762                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2763                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
2764                                    flags, node);
2765
2766                 return ret;
2767         }
2768
2769         s = get_slab(size, flags);
2770
2771         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2772                 return s;
2773
2774         ret = slab_alloc(s, flags, node, _RET_IP_);
2775
2776         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
2777
2778         return ret;
2779 }
2780 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
2781 #endif
2782
2783 size_t ksize(const void *object)
2784 {
2785         struct page *page;
2786         struct kmem_cache *s;
2787
2788         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
2789                 return 0;
2790
2791         page = virt_to_head_page(object);
2792
2793         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
2794                 WARN_ON(!PageCompound(page));
2795                 return PAGE_SIZE << compound_order(page);
2796         }
2797         s = page->slab;
2798
2799 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2800         /*
2801          * Debugging requires use of the padding between object
2802          * and whatever may come after it.
2803          */
2804         if (s->flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON))
2805                 return s->objsize;
2806
2807 #endif
2808         /*
2809          * If we have the need to store the freelist pointer
2810          * back there or track user information then we can
2811          * only use the space before that information.
2812          */
2813         if (s->flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_STORE_USER))
2814                 return s->inuse;
2815         /*
2816          * Else we can use all the padding etc for the allocation
2817          */
2818         return s->size;
2819 }
2820 EXPORT_SYMBOL(ksize);
2821
2822 void kfree(const void *x)
2823 {
2824         struct page *page;
2825         void *object = (void *)x;
2826
2827         trace_kfree(_RET_IP_, x);
2828
2829         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
2830                 return;
2831
2832         page = virt_to_head_page(x);
2833         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
2834                 BUG_ON(!PageCompound(page));
2835                 kmemleak_free(x);
2836                 put_page(page);
2837                 return;
2838         }
2839         slab_free(page->slab, page, object, _RET_IP_);
2840 }
2841 EXPORT_SYMBOL(kfree);
2842
2843 /*
2844  * kmem_cache_shrink removes empty slabs from the partial lists and sorts
2845  * the remaining slabs by the number of items in use. The slabs with the
2846  * most items in use come first. New allocations will then fill those up
2847  * and thus they can be removed from the partial lists.
2848  *
2849  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
2850  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
2851  * are freed in them.
2852  */
2853 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
2854 {
2855         int node;
2856         int i;
2857         struct kmem_cache_node *n;
2858         struct page *page;
2859         struct page *t;
2860         int objects = oo_objects(s->max);
2861         struct list_head *slabs_by_inuse =
2862                 kmalloc(sizeof(struct list_head) * objects, GFP_KERNEL);
2863         unsigned long flags;
2864
2865         if (!slabs_by_inuse)
2866                 return -ENOMEM;
2867
2868         flush_all(s);
2869         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2870                 n = get_node(s, node);
2871
2872                 if (!n->nr_partial)
2873                         continue;
2874
2875                 for (i = 0; i < objects; i++)
2876                         INIT_LIST_HEAD(slabs_by_inuse + i);
2877
2878                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2879
2880                 /*
2881                  * Build lists indexed by the items in use in each slab.
2882                  *
2883                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
2884                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
2885                  */
2886                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, lru) {
2887                         if (!page->inuse && slab_trylock(page)) {
2888                                 /*
2889                                  * Must hold slab lock here because slab_free
2890                                  * may have freed the last object and be
2891                                  * waiting to release the slab.
2892                                  */
2893                                 list_del(&page->lru);
2894                                 n->nr_partial--;
2895                                 slab_unlock(page);
2896                                 discard_slab(s, page);
2897                         } else {
2898                                 list_move(&page->lru,
2899                                 slabs_by_inuse + page->inuse);
2900                         }
2901                 }
2902
2903                 /*
2904                  * Rebuild the partial list with the slabs filled up most
2905                  * first and the least used slabs at the end.
2906                  */
2907                 for (i = objects - 1; i >= 0; i--)
2908                         list_splice(slabs_by_inuse + i, n->partial.prev);
2909
2910                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2911         }
2912
2913         kfree(slabs_by_inuse);
2914         return 0;
2915 }
2916 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2917
2918 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
2919 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
2920 {
2921         struct kmem_cache *s;
2922
2923         down_read(&slub_lock);
2924         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
2925                 kmem_cache_shrink(s);
2926         up_read(&slub_lock);
2927
2928         return 0;
2929 }
2930
2931 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
2932 {
2933         struct kmem_cache_node *n;
2934         struct kmem_cache *s;
2935         struct memory_notify *marg = arg;
2936         int offline_node;
2937
2938         offline_node = marg->status_change_nid;
2939
2940         /*
2941          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
2942          * for it yet.
2943          */
2944         if (offline_node < 0)
2945                 return;
2946
2947         down_read(&slub_lock);
2948         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2949                 n = get_node(s, offline_node);
2950                 if (n) {
2951                         /*
2952                          * if n->nr_slabs > 0, slabs still exist on the node
2953                          * that is going down. We were unable to free them,
2954                          * and offline_pages() function shouldn't call this
2955                          * callback. So, we must fail.
2956                          */
2957                         BUG_ON(slabs_node(s, offline_node));
2958
2959                         s->node[offline_node] = NULL;
2960                         kmem_cache_free(kmalloc_caches, n);
2961                 }
2962         }
2963         up_read(&slub_lock);
2964 }
2965
2966 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
2967 {
2968         struct kmem_cache_node *n;
2969         struct kmem_cache *s;
2970         struct memory_notify *marg = arg;
2971         int nid = marg->status_change_nid;
2972         int ret = 0;
2973
2974         /*
2975          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
2976          * already created. Nothing to do.
2977          */
2978         if (nid < 0)
2979                 return 0;
2980
2981         /*
2982          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
2983          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
2984          * online.
2985          */
2986         down_read(&slub_lock);
2987         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2988                 /*
2989                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
2990                  *      since memory is not yet available from the node that
2991                  *      is brought up.
2992                  */
2993                 n = kmem_cache_alloc(kmalloc_caches, GFP_KERNEL);
2994                 if (!n) {
2995                         ret = -ENOMEM;
2996                         goto out;
2997                 }
2998                 init_kmem_cache_node(n, s);
2999                 s->node[nid] = n;
3000         }
3001 out:
3002         up_read(&slub_lock);
3003         return ret;
3004 }
3005
3006 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
3007                                 unsigned long action, void *arg)
3008 {
3009         int ret = 0;
3010
3011         switch (action) {
3012         case MEM_GOING_ONLINE:
3013                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
3014                 break;
3015         case MEM_GOING_OFFLINE:
3016                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
3017                 break;
3018         case MEM_OFFLINE:
3019         case MEM_CANCEL_ONLINE:
3020                 slab_mem_offline_callback(arg);
3021                 break;
3022         case MEM_ONLINE:
3023         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
3024                 break;
3025         }
3026         if (ret)
3027                 ret = notifier_from_errno(ret);
3028         else
3029                 ret = NOTIFY_OK;
3030         return ret;
3031 }
3032
3033 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
3034
3035 /********************************************************************
3036  *                      Basic setup of slabs
3037  *******************************************************************/
3038
3039 void __init kmem_cache_init(void)
3040 {
3041         int i;
3042         int caches = 0;
3043
3044 #ifdef CONFIG_NUMA
3045         /*
3046          * Must first have the slab cache available for the allocations of the
3047          * struct kmem_cache_node's. There is special bootstrap code in
3048          * kmem_cache_open for slab_state == DOWN.
3049          */
3050         create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[0], "kmem_cache_node",
3051                 sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT);
3052         kmalloc_caches[0].refcount = -1;
3053         caches++;
3054
3055         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
3056 #endif
3057
3058         /* Able to allocate the per node structures */
3059         slab_state = PARTIAL;
3060
3061         /* Caches that are not of the two-to-the-power-of size */
3062         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 32) {
3063                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[1],
3064                                 "kmalloc-96", 96, GFP_NOWAIT);
3065                 caches++;
3066         }
3067         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64) {
3068                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[2],
3069                                 "kmalloc-192", 192, GFP_NOWAIT);
3070                 caches++;
3071         }
3072
3073         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i < SLUB_PAGE_SHIFT; i++) {
3074                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[i],
3075                         "kmalloc", 1 << i, GFP_NOWAIT);
3076                 caches++;
3077         }
3078
3079
3080         /*
3081          * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
3082          * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
3083          * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
3084          *
3085          * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
3086          * handle the index determination for the smaller caches.
3087          *
3088          * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
3089          * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
3090          */
3091         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
3092                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
3093
3094         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8) {
3095                 int elem = size_index_elem(i);
3096                 if (elem >= ARRAY_SIZE(size_index))
3097                         break;
3098                 size_index[elem] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
3099         }
3100
3101         if (KMALLOC_MIN_SIZE == 64) {
3102                 /*
3103                  * The 96 byte size cache is not used if the alignment
3104                  * is 64 byte.
3105                  */
3106                 for (i = 64 + 8; i <= 96; i += 8)
3107                         size_index[size_index_elem(i)] = 7;
3108         } else if (KMALLOC_MIN_SIZE == 128) {
3109                 /*
3110                  * The 192 byte sized cache is not used if the alignment
3111                  * is 128 byte. Redirect kmalloc to use the 256 byte cache
3112                  * instead.
3113                  */
3114                 for (i = 128 + 8; i <= 192; i += 8)
3115                         size_index[size_index_elem(i)] = 8;
3116         }
3117
3118         slab_state = UP;
3119
3120         /* Provide the correct kmalloc names now that the caches are up */
3121         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i < SLUB_PAGE_SHIFT; i++)
3122                 kmalloc_caches[i]. name =
3123                         kasprintf(GFP_NOWAIT, "kmalloc-%d", 1 << i);
3124
3125 #ifdef CONFIG_SMP
3126         register_cpu_notifier(&slab_notifier);
3127 #endif
3128 #ifdef CONFIG_NUMA
3129         kmem_size = offsetof(struct kmem_cache, node) +
3130                                 nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *);
3131 #else
3132         kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
3133 #endif
3134
3135         printk(KERN_INFO
3136                 "SLUB: Genslabs=%d, HWalign=%d, Order=%d-%d, MinObjects=%d,"
3137                 " CPUs=%d, Nodes=%d\n",
3138                 caches, cache_line_size(),
3139                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
3140                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
3141 }
3142
3143 void __init kmem_cache_init_late(void)
3144 {
3145 }
3146
3147 /*
3148  * Find a mergeable slab cache
3149  */
3150 static int slab_unmergeable(struct kmem_cache *s)
3151 {
3152         if (slub_nomerge || (s->flags & SLUB_NEVER_MERGE))
3153                 return 1;
3154
3155         if (s->ctor)
3156                 return 1;
3157
3158         /*
3159          * We may have set a slab to be unmergeable during bootstrap.
3160          */
3161         if (s->refcount < 0)
3162                 return 1;
3163
3164         return 0;
3165 }
3166
3167 static struct kmem_cache *find_mergeable(size_t size,
3168                 size_t align, unsigned long flags, const char *name,
3169                 void (*ctor)(void *))
3170 {
3171         struct kmem_cache *s;
3172
3173         if (slub_nomerge || (flags & SLUB_NEVER_MERGE))
3174                 return NULL;
3175
3176         if (ctor)
3177                 return NULL;
3178
3179         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
3180         align = calculate_alignment(flags, align, size);
3181         size = ALIGN(size, align);
3182         flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, NULL);
3183
3184         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3185                 if (slab_unmergeable(s))
3186                         continue;
3187
3188                 if (size > s->size)
3189                         continue;
3190
3191                 if ((flags & SLUB_MERGE_SAME) != (s->flags & SLUB_MERGE_SAME))
3192                                 continue;
3193                 /*
3194                  * Check if alignment is compatible.
3195                  * Courtesy of Adrian Drzewiecki
3196                  */
3197                 if ((s->size & ~(align - 1)) != s->size)
3198                         continue;
3199
3200                 if (s->size - size >= sizeof(void *))
3201                         continue;
3202
3203                 return s;
3204         }
3205         return NULL;
3206 }
3207
3208 struct kmem_cache *kmem_cache_create(const char *name, size_t size,
3209                 size_t align, unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
3210 {
3211         struct kmem_cache *s;
3212
3213         if (WARN_ON(!name))
3214                 return NULL;
3215
3216         down_write(&slub_lock);
3217         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
3218         if (s) {
3219                 s->refcount++;
3220                 /*
3221                  * Adjust the object sizes so that we clear
3222                  * the complete object on kzalloc.
3223                  */
3224                 s->objsize = max(s->objsize, (int)size);
3225                 s->inuse = max_t(int, s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
3226                 up_write(&slub_lock);
3227
3228                 if (sysfs_slab_alias(s, name)) {
3229                         down_write(&slub_lock);
3230                         s->refcount--;
3231                         up_write(&slub_lock);
3232                         goto err;
3233                 }
3234                 return s;
3235         }
3236
3237         s = kmalloc(kmem_size, GFP_KERNEL);
3238         if (s) {
3239                 if (kmem_cache_open(s, GFP_KERNEL, name,
3240                                 size, align, flags, ctor)) {
3241                         list_add(&s->list, &slab_caches);
3242                         up_write(&slub_lock);
3243                         if (sysfs_slab_add(s)) {
3244                                 down_write(&slub_lock);
3245                                 list_del(&s->list);
3246                                 up_write(&slub_lock);
3247                                 kfree(s);
3248                                 goto err;
3249                         }
3250                         return s;
3251                 }
3252                 kfree(s);
3253         }
3254         up_write(&slub_lock);
3255
3256 err:
3257         if (flags & SLAB_PANIC)
3258                 panic("Cannot create slabcache %s\n", name);
3259         else
3260                 s = NULL;
3261         return s;
3262 }
3263 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
3264
3265 #ifdef CONFIG_SMP
3266 /*
3267  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
3268  * necessary.
3269  */
3270 static int __cpuinit slab_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3271                 unsigned long action, void *hcpu)
3272 {
3273         long cpu = (long)hcpu;
3274         struct kmem_cache *s;
3275         unsigned long flags;
3276
3277         switch (action) {
3278         case CPU_UP_CANCELED:
3279         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3280         case CPU_DEAD:
3281         case CPU_DEAD_FROZEN:
3282                 down_read(&slub_lock);
3283                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3284                         local_irq_save(flags);
3285                         __flush_cpu_slab(s, cpu);
3286                         local_irq_restore(flags);
3287                 }
3288                 up_read(&slub_lock);
3289                 break;
3290         default:
3291                 break;
3292         }
3293         return NOTIFY_OK;
3294 }
3295
3296 static struct notifier_block __cpuinitdata slab_notifier = {
3297         .notifier_call = slab_cpuup_callback
3298 };
3299
3300 #endif
3301
3302 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags, unsigned long caller)
3303 {
3304         struct kmem_cache *s;
3305         void *ret;
3306
3307         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
3308                 return kmalloc_large(size, gfpflags);
3309
3310         s = get_slab(size, gfpflags);
3311
3312         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3313                 return s;
3314
3315         ret = slab_alloc(s, gfpflags, -1, caller);
3316
3317         /* Honor the call site pointer we recieved. */
3318         trace_kmalloc(caller, ret, size, s->size, gfpflags);
3319
3320         return ret;
3321 }
3322
3323 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags,
3324                                         int node, unsigned long caller)
3325 {
3326         struct kmem_cache *s;
3327         void *ret;
3328
3329         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE)) {
3330                 ret = kmalloc_large_node(size, gfpflags, node);
3331
3332                 trace_kmalloc_node(caller, ret,
3333                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
3334                                    gfpflags, node);
3335
3336                 return ret;
3337         }
3338
3339         s = get_slab(size, gfpflags);
3340
3341         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3342                 return s;
3343
3344         ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, caller);
3345
3346         /* Honor the call site pointer we recieved. */
3347         trace_kmalloc_node(caller, ret, size, s->size, gfpflags, node);
3348
3349         return ret;
3350 }
3351
3352 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3353 static int count_inuse(struct page *page)
3354 {
3355         return page->inuse;
3356 }
3357
3358 static int count_total(struct page *page)
3359 {
3360         return page->objects;
3361 }
3362
3363 static int validate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3364                                                 unsigned long *map)
3365 {
3366         void *p;
3367         void *addr = page_address(page);
3368
3369         if (!check_slab(s, page) ||
3370                         !on_freelist(s, page, NULL))
3371                 return 0;
3372
3373         /* Now we know that a valid freelist exists */
3374         bitmap_zero(map, page->objects);
3375
3376         for_each_free_object(p, s, page->freelist) {
3377                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
3378                 if (!check_object(s, page, p, 0))
3379                         return 0;
3380         }
3381
3382         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
3383                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
3384                         if (!check_object(s, page, p, 1))
3385                                 return 0;
3386         return 1;
3387 }
3388
3389 static void validate_slab_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3390                                                 unsigned long *map)
3391 {
3392         if (slab_trylock(page)) {
3393                 validate_slab(s, page, map);
3394                 slab_unlock(page);
3395         } else
3396                 printk(KERN_INFO "SLUB %s: Skipped busy slab 0x%p\n",
3397                         s->name, page);
3398
3399         if (s->flags & DEBUG_DEFAULT_FLAGS) {
3400                 if (!PageSlubDebug(page))
3401                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: SlubDebug not set "
3402                                 "on slab 0x%p\n", s->name, page);
3403         } else {
3404                 if (PageSlubDebug(page))
3405                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: SlubDebug set on "
3406                                 "slab 0x%p\n", s->name, page);
3407         }
3408 }
3409
3410 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
3411                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *map)
3412 {
3413         unsigned long count = 0;
3414         struct page *page;
3415         unsigned long flags;
3416
3417         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3418
3419         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru) {
3420                 validate_slab_slab(s, page, map);
3421                 count++;
3422         }
3423         if (count != n->nr_partial)
3424                 printk(KERN_ERR "SLUB %s: %ld partial slabs counted but "
3425                         "counter=%ld\n", s->name, count, n->nr_partial);
3426
3427         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
3428                 goto out;
3429
3430         list_for_each_entry(page, &n->full, lru) {
3431                 validate_slab_slab(s, page, map);
3432                 count++;
3433         }
3434         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs))
3435                 printk(KERN_ERR "SLUB: %s %ld slabs counted but "
3436                         "counter=%ld\n", s->name, count,
3437                         atomic_long_read(&n->nr_slabs));
3438
3439 out:
3440         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3441         return count;
3442 }
3443
3444 static long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
3445 {
3446         int node;
3447         unsigned long count = 0;
3448         unsigned long *map = kmalloc(BITS_TO_LONGS(oo_objects(s->max)) *
3449                                 sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
3450
3451         if (!map)
3452                 return -ENOMEM;
3453
3454         flush_all(s);
3455         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3456                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3457
3458                 count += validate_slab_node(s, n, map);
3459         }
3460         kfree(map);
3461         return count;
3462 }
3463
3464 #ifdef SLUB_RESILIENCY_TEST
3465 static void resiliency_test(void)
3466 {
3467         u8 *p;
3468
3469         printk(KERN_ERR "SLUB resiliency testing\n");
3470         printk(KERN_ERR "-----------------------\n");
3471         printk(KERN_ERR "A. Corruption after allocation\n");
3472
3473         p = kzalloc(16, GFP_KERNEL);
3474         p[16] = 0x12;
3475         printk(KERN_ERR "\n1. kmalloc-16: Clobber Redzone/next pointer"
3476                         " 0x12->0x%p\n\n", p + 16);
3477
3478         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 4);
3479
3480         /* Hmmm... The next two are dangerous */
3481         p = kzalloc(32, GFP_KERNEL);
3482         p[32 + sizeof(void *)] = 0x34;
3483         printk(KERN_ERR "\n2. kmalloc-32: Clobber next pointer/next slab"
3484                         " 0x34 -> -0x%p\n", p);
3485         printk(KERN_ERR
3486                 "If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
3487
3488         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 5);
3489         p = kzalloc(64, GFP_KERNEL);
3490         p += 64 + (get_cycles() & 0xff) * sizeof(void *);
3491         *p = 0x56;
3492         printk(KERN_ERR "\n3. kmalloc-64: corrupting random byte 0x56->0x%p\n",
3493                                                                         p);
3494         printk(KERN_ERR
3495                 "If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
3496         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 6);
3497
3498         printk(KERN_ERR "\nB. Corruption after free\n");