SLUB: failslab support
[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/module.h>
13 #include <linux/bit_spinlock.h>
14 #include <linux/interrupt.h>
15 #include <linux/bitops.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/proc_fs.h>
18 #include <linux/seq_file.h>
19 #include <linux/cpu.h>
20 #include <linux/cpuset.h>
21 #include <linux/mempolicy.h>
22 #include <linux/ctype.h>
23 #include <linux/debugobjects.h>
24 #include <linux/kallsyms.h>
25 #include <linux/memory.h>
26 #include <linux/math64.h>
27 #include <linux/fault-inject.h>
28
29 /*
30  * Lock order:
31  *   1. slab_lock(page)
32  *   2. slab->list_lock
33  *
34  *   The slab_lock protects operations on the object of a particular
35  *   slab and its metadata in the page struct. If the slab lock
36  *   has been taken then no allocations nor frees can be performed
37  *   on the objects in the slab nor can the slab be added or removed
38  *   from the partial or full lists since this would mean modifying
39  *   the page_struct of the slab.
40  *
41  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
42  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
43  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
44  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
45  *   modified without taking the list lock).
46  *
47  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
48  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
49  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
50  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
51  *   the list lock.
52  *
53  *   The lock order is sometimes inverted when we are trying to get a slab
54  *   off a list. We take the list_lock and then look for a page on the list
55  *   to use. While we do that objects in the slabs may be freed. We can
56  *   only operate on the slab if we have also taken the slab_lock. So we use
57  *   a slab_trylock() on the slab. If trylock was successful then no frees
58  *   can occur anymore and we can use the slab for allocations etc. If the
59  *   slab_trylock() does not succeed then frees are in progress in the slab and
60  *   we must stay away from it for a while since we may cause a bouncing
61  *   cacheline if we try to acquire the lock. So go onto the next slab.
62  *   If all pages are busy then we may allocate a new slab instead of reusing
63  *   a partial slab. A new slab has noone operating on it and thus there is
64  *   no danger of cacheline contention.
65  *
66  *   Interrupts are disabled during allocation and deallocation in order to
67  *   make the slab allocator safe to use in the context of an irq. In addition
68  *   interrupts are disabled to ensure that the processor does not change
69  *   while handling per_cpu slabs, due to kernel preemption.
70  *
71  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
72  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
73  *
74  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
75  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
76  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
77  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
78  * cannot scan all objects.
79  *
80  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
81  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
82  * fast frees and allocs.
83  *
84  * Overloading of page flags that are otherwise used for LRU management.
85  *
86  * PageActive           The slab is frozen and exempt from list processing.
87  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
88  *                      such as satisfying allocations for a specific
89  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
90  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
91  *                      list operations. It is up to the processor holding
92  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
93  *                      when the slab is no longer needed.
94  *
95  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
96  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
97  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
98  *                      freelist that allows lockless access to
99  *                      free objects in addition to the regular freelist
100  *                      that requires the slab lock.
101  *
102  * PageError            Slab requires special handling due to debug
103  *                      options set. This moves slab handling out of
104  *                      the fast path and disables lockless freelists.
105  */
106
107 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
108 #define SLABDEBUG 1
109 #else
110 #define SLABDEBUG 0
111 #endif
112
113 /*
114  * Issues still to be resolved:
115  *
116  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
117  *
118  * - Variable sizing of the per node arrays
119  */
120
121 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
122 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
123
124 /*
125  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
126  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
127  */
128 #define MIN_PARTIAL 5
129
130 /*
131  * Maximum number of desirable partial slabs.
132  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
133  * sort the partial list by the number of objects in the.
134  */
135 #define MAX_PARTIAL 10
136
137 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | \
138                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
139
140 /*
141  * Set of flags that will prevent slab merging
142  */
143 #define SLUB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
144                 SLAB_TRACE | SLAB_DESTROY_BY_RCU)
145
146 #define SLUB_MERGE_SAME (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | \
147                 SLAB_CACHE_DMA)
148
149 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
150 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
151 #endif
152
153 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
154 #define ARCH_SLAB_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
155 #endif
156
157 /* Internal SLUB flags */
158 #define __OBJECT_POISON         0x80000000 /* Poison object */
159 #define __SYSFS_ADD_DEFERRED    0x40000000 /* Not yet visible via sysfs */
160
161 static int kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
162
163 #ifdef CONFIG_SMP
164 static struct notifier_block slab_notifier;
165 #endif
166
167 static enum {
168         DOWN,           /* No slab functionality available */
169         PARTIAL,        /* kmem_cache_open() works but kmalloc does not */
170         UP,             /* Everything works but does not show up in sysfs */
171         SYSFS           /* Sysfs up */
172 } slab_state = DOWN;
173
174 /* A list of all slab caches on the system */
175 static DECLARE_RWSEM(slub_lock);
176 static LIST_HEAD(slab_caches);
177
178 /*
179  * Tracking user of a slab.
180  */
181 struct track {
182         void *addr;             /* Called from address */
183         int cpu;                /* Was running on cpu */
184         int pid;                /* Pid context */
185         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
186 };
187
188 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
189
190 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
191 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
192 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
193 static void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *);
194
195 #else
196 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
197 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
198                                                         { return 0; }
199 static inline void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s)
200 {
201         kfree(s);
202 }
203
204 #endif
205
206 static inline void stat(struct kmem_cache_cpu *c, enum stat_item si)
207 {
208 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
209         c->stat[si]++;
210 #endif
211 }
212
213 /********************************************************************
214  *                      Core slab cache functions
215  *******************************************************************/
216
217 int slab_is_available(void)
218 {
219         return slab_state >= UP;
220 }
221
222 static inline struct kmem_cache_node *get_node(struct kmem_cache *s, int node)
223 {
224 #ifdef CONFIG_NUMA
225         return s->node[node];
226 #else
227         return &s->local_node;
228 #endif
229 }
230
231 static inline struct kmem_cache_cpu *get_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
232 {
233 #ifdef CONFIG_SMP
234         return s->cpu_slab[cpu];
235 #else
236         return &s->cpu_slab;
237 #endif
238 }
239
240 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
241 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
242                                 struct page *page, const void *object)
243 {
244         void *base;
245
246         if (!object)
247                 return 1;
248
249         base = page_address(page);
250         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
251                 (object - base) % s->size) {
252                 return 0;
253         }
254
255         return 1;
256 }
257
258 /*
259  * Slow version of get and set free pointer.
260  *
261  * This version requires touching the cache lines of kmem_cache which
262  * we avoid to do in the fast alloc free paths. There we obtain the offset
263  * from the page struct.
264  */
265 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
266 {
267         return *(void **)(object + s->offset);
268 }
269
270 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
271 {
272         *(void **)(object + s->offset) = fp;
273 }
274
275 /* Loop over all objects in a slab */
276 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
277         for (__p = (__addr); __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size;\
278                         __p += (__s)->size)
279
280 /* Scan freelist */
281 #define for_each_free_object(__p, __s, __free) \
282         for (__p = (__free); __p; __p = get_freepointer((__s), __p))
283
284 /* Determine object index from a given position */
285 static inline int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
286 {
287         return (p - addr) / s->size;
288 }
289
290 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(int order,
291                                                 unsigned long size)
292 {
293         struct kmem_cache_order_objects x = {
294                 (order << 16) + (PAGE_SIZE << order) / size
295         };
296
297         return x;
298 }
299
300 static inline int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
301 {
302         return x.x >> 16;
303 }
304
305 static inline int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
306 {
307         return x.x & ((1 << 16) - 1);
308 }
309
310 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
311 /*
312  * Debug settings:
313  */
314 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
315 static int slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
316 #else
317 static int slub_debug;
318 #endif
319
320 static char *slub_debug_slabs;
321
322 /*
323  * Object debugging
324  */
325 static void print_section(char *text, u8 *addr, unsigned int length)
326 {
327         int i, offset;
328         int newline = 1;
329         char ascii[17];
330
331         ascii[16] = 0;
332
333         for (i = 0; i < length; i++) {
334                 if (newline) {
335                         printk(KERN_ERR "%8s 0x%p: ", text, addr + i);
336                         newline = 0;
337                 }
338                 printk(KERN_CONT " %02x", addr[i]);
339                 offset = i % 16;
340                 ascii[offset] = isgraph(addr[i]) ? addr[i] : '.';
341                 if (offset == 15) {
342                         printk(KERN_CONT " %s\n", ascii);
343                         newline = 1;
344                 }
345         }
346         if (!newline) {
347                 i %= 16;
348                 while (i < 16) {
349                         printk(KERN_CONT "   ");
350                         ascii[i] = ' ';
351                         i++;
352                 }
353                 printk(KERN_CONT " %s\n", ascii);
354         }
355 }
356
357 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
358         enum track_item alloc)
359 {
360         struct track *p;
361
362         if (s->offset)
363                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
364         else
365                 p = object + s->inuse;
366
367         return p + alloc;
368 }
369
370 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
371                                 enum track_item alloc, void *addr)
372 {
373         struct track *p;
374
375         if (s->offset)
376                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
377         else
378                 p = object + s->inuse;
379
380         p += alloc;
381         if (addr) {
382                 p->addr = addr;
383                 p->cpu = smp_processor_id();
384                 p->pid = current->pid;
385                 p->when = jiffies;
386         } else
387                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
388 }
389
390 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
391 {
392         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
393                 return;
394
395         set_track(s, object, TRACK_FREE, NULL);
396         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, NULL);
397 }
398
399 static void print_track(const char *s, struct track *t)
400 {
401         if (!t->addr)
402                 return;
403
404         printk(KERN_ERR "INFO: %s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
405                 s, t->addr, jiffies - t->when, t->cpu, t->pid);
406 }
407
408 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
409 {
410         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
411                 return;
412
413         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC));
414         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE));
415 }
416
417 static void print_page_info(struct page *page)
418 {
419         printk(KERN_ERR "INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
420                 page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
421
422 }
423
424 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
425 {
426         va_list args;
427         char buf[100];
428
429         va_start(args, fmt);
430         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
431         va_end(args);
432         printk(KERN_ERR "========================================"
433                         "=====================================\n");
434         printk(KERN_ERR "BUG %s: %s\n", s->name, buf);
435         printk(KERN_ERR "----------------------------------------"
436                         "-------------------------------------\n\n");
437 }
438
439 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
440 {
441         va_list args;
442         char buf[100];
443
444         va_start(args, fmt);
445         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
446         va_end(args);
447         printk(KERN_ERR "FIX %s: %s\n", s->name, buf);
448 }
449
450 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
451 {
452         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
453         u8 *addr = page_address(page);
454
455         print_tracking(s, p);
456
457         print_page_info(page);
458
459         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
460                         p, p - addr, get_freepointer(s, p));
461
462         if (p > addr + 16)
463                 print_section("Bytes b4", p - 16, 16);
464
465         print_section("Object", p, min_t(unsigned long, s->objsize, PAGE_SIZE));
466
467         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
468                 print_section("Redzone", p + s->objsize,
469                         s->inuse - s->objsize);
470
471         if (s->offset)
472                 off = s->offset + sizeof(void *);
473         else
474                 off = s->inuse;
475
476         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
477                 off += 2 * sizeof(struct track);
478
479         if (off != s->size)
480                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
481                 print_section("Padding", p + off, s->size - off);
482
483         dump_stack();
484 }
485
486 static void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
487                         u8 *object, char *reason)
488 {
489         slab_bug(s, "%s", reason);
490         print_trailer(s, page, object);
491 }
492
493 static void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page, char *fmt, ...)
494 {
495         va_list args;
496         char buf[100];
497
498         va_start(args, fmt);
499         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
500         va_end(args);
501         slab_bug(s, "%s", buf);
502         print_page_info(page);
503         dump_stack();
504 }
505
506 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, int active)
507 {
508         u8 *p = object;
509
510         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
511                 memset(p, POISON_FREE, s->objsize - 1);
512                 p[s->objsize - 1] = POISON_END;
513         }
514
515         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
516                 memset(p + s->objsize,
517                         active ? SLUB_RED_ACTIVE : SLUB_RED_INACTIVE,
518                         s->inuse - s->objsize);
519 }
520
521 static u8 *check_bytes(u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
522 {
523         while (bytes) {
524                 if (*start != (u8)value)
525                         return start;
526                 start++;
527                 bytes--;
528         }
529         return NULL;
530 }
531
532 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
533                                                 void *from, void *to)
534 {
535         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
536         memset(from, data, to - from);
537 }
538
539 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
540                         u8 *object, char *what,
541                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
542 {
543         u8 *fault;
544         u8 *end;
545
546         fault = check_bytes(start, value, bytes);
547         if (!fault)
548                 return 1;
549
550         end = start + bytes;
551         while (end > fault && end[-1] == value)
552                 end--;
553
554         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
555         printk(KERN_ERR "INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
556                                         fault, end - 1, fault[0], value);
557         print_trailer(s, page, object);
558
559         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
560         return 0;
561 }
562
563 /*
564  * Object layout:
565  *
566  * object address
567  *      Bytes of the object to be managed.
568  *      If the freepointer may overlay the object then the free
569  *      pointer is the first word of the object.
570  *
571  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
572  *      0xa5 (POISON_END)
573  *
574  * object + s->objsize
575  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
576  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
577  *      objsize == inuse.
578  *
579  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
580  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
581  *
582  * object + s->inuse
583  *      Meta data starts here.
584  *
585  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
586  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
587  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
588  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
589  *              before the word boundary.
590  *
591  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
592  *
593  * object + s->size
594  *      Nothing is used beyond s->size.
595  *
596  * If slabcaches are merged then the objsize and inuse boundaries are mostly
597  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
598  * may be used with merged slabcaches.
599  */
600
601 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
602 {
603         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
604
605         if (s->offset)
606                 /* Freepointer is placed after the object. */
607                 off += sizeof(void *);
608
609         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
610                 /* We also have user information there */
611                 off += 2 * sizeof(struct track);
612
613         if (s->size == off)
614                 return 1;
615
616         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
617                                 p + off, POISON_INUSE, s->size - off);
618 }
619
620 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
621 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
622 {
623         u8 *start;
624         u8 *fault;
625         u8 *end;
626         int length;
627         int remainder;
628
629         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
630                 return 1;
631
632         start = page_address(page);
633         length = (PAGE_SIZE << compound_order(page));
634         end = start + length;
635         remainder = length % s->size;
636         if (!remainder)
637                 return 1;
638
639         fault = check_bytes(end - remainder, POISON_INUSE, remainder);
640         if (!fault)
641                 return 1;
642         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
643                 end--;
644
645         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
646         print_section("Padding", end - remainder, remainder);
647
648         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, start, end);
649         return 0;
650 }
651
652 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
653                                         void *object, int active)
654 {
655         u8 *p = object;
656         u8 *endobject = object + s->objsize;
657
658         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
659                 unsigned int red =
660                         active ? SLUB_RED_ACTIVE : SLUB_RED_INACTIVE;
661
662                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
663                         endobject, red, s->inuse - s->objsize))
664                         return 0;
665         } else {
666                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->objsize < s->inuse) {
667                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
668                                 endobject, POISON_INUSE, s->inuse - s->objsize);
669                 }
670         }
671
672         if (s->flags & SLAB_POISON) {
673                 if (!active && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
674                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
675                                         POISON_FREE, s->objsize - 1) ||
676                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
677                                 p + s->objsize - 1, POISON_END, 1)))
678                         return 0;
679                 /*
680                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
681                  */
682                 check_pad_bytes(s, page, p);
683         }
684
685         if (!s->offset && active)
686                 /*
687                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
688                  * freepointer while object is allocated.
689                  */
690                 return 1;
691
692         /* Check free pointer validity */
693         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
694                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
695                 /*
696                  * No choice but to zap it and thus loose the remainder
697                  * of the free objects in this slab. May cause
698                  * another error because the object count is now wrong.
699                  */
700                 set_freepointer(s, p, NULL);
701                 return 0;
702         }
703         return 1;
704 }
705
706 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
707 {
708         int maxobj;
709
710         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
711
712         if (!PageSlab(page)) {
713                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
714                 return 0;
715         }
716
717         maxobj = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) / s->size;
718         if (page->objects > maxobj) {
719                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
720                         s->name, page->objects, maxobj);
721                 return 0;
722         }
723         if (page->inuse > page->objects) {
724                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
725                         s->name, page->inuse, page->objects);
726                 return 0;
727         }
728         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
729         slab_pad_check(s, page);
730         return 1;
731 }
732
733 /*
734  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
735  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
736  */
737 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
738 {
739         int nr = 0;
740         void *fp = page->freelist;
741         void *object = NULL;
742         unsigned long max_objects;
743
744         while (fp && nr <= page->objects) {
745                 if (fp == search)
746                         return 1;
747                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
748                         if (object) {
749                                 object_err(s, page, object,
750                                         "Freechain corrupt");
751                                 set_freepointer(s, object, NULL);
752                                 break;
753                         } else {
754                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
755                                 page->freelist = NULL;
756                                 page->inuse = page->objects;
757                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
758                                 return 0;
759                         }
760                         break;
761                 }
762                 object = fp;
763                 fp = get_freepointer(s, object);
764                 nr++;
765         }
766
767         max_objects = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) / s->size;
768         if (max_objects > 65535)
769                 max_objects = 65535;
770
771         if (page->objects != max_objects) {
772                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but "
773                         "should be %d", page->objects, max_objects);
774                 page->objects = max_objects;
775                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
776         }
777         if (page->inuse != page->objects - nr) {
778                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but "
779                         "counted were %d", page->inuse, page->objects - nr);
780                 page->inuse = page->objects - nr;
781                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
782         }
783         return search == NULL;
784 }
785
786 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
787                                                                 int alloc)
788 {
789         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
790                 printk(KERN_INFO "TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
791                         s->name,
792                         alloc ? "alloc" : "free",
793                         object, page->inuse,
794                         page->freelist);
795
796                 if (!alloc)
797                         print_section("Object", (void *)object, s->objsize);
798
799                 dump_stack();
800         }
801 }
802
803 /*
804  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
805  */
806 static void add_full(struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
807 {
808         spin_lock(&n->list_lock);
809         list_add(&page->lru, &n->full);
810         spin_unlock(&n->list_lock);
811 }
812
813 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page)
814 {
815         struct kmem_cache_node *n;
816
817         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
818                 return;
819
820         n = get_node(s, page_to_nid(page));
821
822         spin_lock(&n->list_lock);
823         list_del(&page->lru);
824         spin_unlock(&n->list_lock);
825 }
826
827 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
828 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
829 {
830         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
831
832         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
833 }
834
835 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
836 {
837         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
838
839         /*
840          * May be called early in order to allocate a slab for the
841          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
842          * dilemma by deferring the increment of the count during
843          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
844          */
845         if (!NUMA_BUILD || n) {
846                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
847                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
848         }
849 }
850 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
851 {
852         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
853
854         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
855         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
856 }
857
858 /* Object debug checks for alloc/free paths */
859 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
860                                                                 void *object)
861 {
862         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
863                 return;
864
865         init_object(s, object, 0);
866         init_tracking(s, object);
867 }
868
869 static int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
870                                                 void *object, void *addr)
871 {
872         if (!check_slab(s, page))
873                 goto bad;
874
875         if (!on_freelist(s, page, object)) {
876                 object_err(s, page, object, "Object already allocated");
877                 goto bad;
878         }
879
880         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
881                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
882                 goto bad;
883         }
884
885         if (!check_object(s, page, object, 0))
886                 goto bad;
887
888         /* Success perform special debug activities for allocs */
889         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
890                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
891         trace(s, page, object, 1);
892         init_object(s, object, 1);
893         return 1;
894
895 bad:
896         if (PageSlab(page)) {
897                 /*
898                  * If this is a slab page then lets do the best we can
899                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
900                  * as used avoids touching the remaining objects.
901                  */
902                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
903                 page->inuse = page->objects;
904                 page->freelist = NULL;
905         }
906         return 0;
907 }
908
909 static int free_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
910                                                 void *object, void *addr)
911 {
912         if (!check_slab(s, page))
913                 goto fail;
914
915         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
916                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
917                 goto fail;
918         }
919
920         if (on_freelist(s, page, object)) {
921                 object_err(s, page, object, "Object already free");
922                 goto fail;
923         }
924
925         if (!check_object(s, page, object, 1))
926                 return 0;
927
928         if (unlikely(s != page->slab)) {
929                 if (!PageSlab(page)) {
930                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) "
931                                 "outside of slab", object);
932                 } else if (!page->slab) {
933                         printk(KERN_ERR
934                                 "SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
935                                                 object);
936                         dump_stack();
937                 } else
938                         object_err(s, page, object,
939                                         "page slab pointer corrupt.");
940                 goto fail;
941         }
942
943         /* Special debug activities for freeing objects */
944         if (!PageSlubFrozen(page) && !page->freelist)
945                 remove_full(s, page);
946         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
947                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
948         trace(s, page, object, 0);
949         init_object(s, object, 0);
950         return 1;
951
952 fail:
953         slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
954         return 0;
955 }
956
957 static int __init setup_slub_debug(char *str)
958 {
959         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
960         if (*str++ != '=' || !*str)
961                 /*
962                  * No options specified. Switch on full debugging.
963                  */
964                 goto out;
965
966         if (*str == ',')
967                 /*
968                  * No options but restriction on slabs. This means full
969                  * debugging for slabs matching a pattern.
970                  */
971                 goto check_slabs;
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                 default:
1001                         printk(KERN_ERR "slub_debug option '%c' "
1002                                 "unknown. skipped\n", *str);
1003                 }
1004         }
1005
1006 check_slabs:
1007         if (*str == ',')
1008                 slub_debug_slabs = str + 1;
1009 out:
1010         return 1;
1011 }
1012
1013 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1014
1015 static unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1016         unsigned long flags, const char *name,
1017         void (*ctor)(void *))
1018 {
1019         /*
1020          * Enable debugging if selected on the kernel commandline.
1021          */
1022         if (slub_debug && (!slub_debug_slabs ||
1023             strncmp(slub_debug_slabs, name, strlen(slub_debug_slabs)) == 0))
1024                         flags |= slub_debug;
1025
1026         return flags;
1027 }
1028 #else
1029 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1030                         struct page *page, void *object) {}
1031
1032 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1033         struct page *page, void *object, void *addr) { return 0; }
1034
1035 static inline int free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1036         struct page *page, void *object, void *addr) { return 0; }
1037
1038 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1039                         { return 1; }
1040 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1041                         void *object, int active) { return 1; }
1042 static inline void add_full(struct kmem_cache_node *n, struct page *page) {}
1043 static inline unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1044         unsigned long flags, const char *name,
1045         void (*ctor)(void *))
1046 {
1047         return flags;
1048 }
1049 #define slub_debug 0
1050
1051 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1052                                                         { return 0; }
1053 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1054                                                         int objects) {}
1055 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1056                                                         int objects) {}
1057 #endif
1058
1059 /*
1060  * Slab allocation and freeing
1061  */
1062 static inline struct page *alloc_slab_page(gfp_t flags, int node,
1063                                         struct kmem_cache_order_objects oo)
1064 {
1065         int order = oo_order(oo);
1066
1067         if (node == -1)
1068                 return alloc_pages(flags, order);
1069         else
1070                 return alloc_pages_node(node, flags, order);
1071 }
1072
1073 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1074 {
1075         struct page *page;
1076         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1077
1078         flags |= s->allocflags;
1079
1080         page = alloc_slab_page(flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY, node,
1081                                                                         oo);
1082         if (unlikely(!page)) {
1083                 oo = s->min;
1084                 /*
1085                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1086                  * Try a lower order alloc if possible
1087                  */
1088                 page = alloc_slab_page(flags, node, oo);
1089                 if (!page)
1090                         return NULL;
1091
1092                 stat(get_cpu_slab(s, raw_smp_processor_id()), ORDER_FALLBACK);
1093         }
1094         page->objects = oo_objects(oo);
1095         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1096                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1097                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1098                 1 << oo_order(oo));
1099
1100         return page;
1101 }
1102
1103 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1104                                 void *object)
1105 {
1106         setup_object_debug(s, page, object);
1107         if (unlikely(s->ctor))
1108                 s->ctor(object);
1109 }
1110
1111 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1112 {
1113         struct page *page;
1114         void *start;
1115         void *last;
1116         void *p;
1117
1118         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
1119
1120         page = allocate_slab(s,
1121                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1122         if (!page)
1123                 goto out;
1124
1125         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1126         page->slab = s;
1127         page->flags |= 1 << PG_slab;
1128         if (s->flags & (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON |
1129                         SLAB_STORE_USER | SLAB_TRACE))
1130                 __SetPageSlubDebug(page);
1131
1132         start = page_address(page);
1133
1134         if (unlikely(s->flags & SLAB_POISON))
1135                 memset(start, POISON_INUSE, PAGE_SIZE << compound_order(page));
1136
1137         last = start;
1138         for_each_object(p, s, start, page->objects) {
1139                 setup_object(s, page, last);
1140                 set_freepointer(s, last, p);
1141                 last = p;
1142         }
1143         setup_object(s, page, last);
1144         set_freepointer(s, last, NULL);
1145
1146         page->freelist = start;
1147         page->inuse = 0;
1148 out:
1149         return page;
1150 }
1151
1152 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1153 {
1154         int order = compound_order(page);
1155         int pages = 1 << order;
1156
1157         if (unlikely(SLABDEBUG && PageSlubDebug(page))) {
1158                 void *p;
1159
1160                 slab_pad_check(s, page);
1161                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1162                                                 page->objects)
1163                         check_object(s, page, p, 0);
1164                 __ClearPageSlubDebug(page);
1165         }
1166
1167         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1168                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1169                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1170                 -pages);
1171
1172         __ClearPageSlab(page);
1173         reset_page_mapcount(page);
1174         __free_pages(page, order);
1175 }
1176
1177 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1178 {
1179         struct page *page;
1180
1181         page = container_of((struct list_head *)h, struct page, lru);
1182         __free_slab(page->slab, page);
1183 }
1184
1185 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1186 {
1187         if (unlikely(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1188                 /*
1189                  * RCU free overloads the RCU head over the LRU
1190                  */
1191                 struct rcu_head *head = (void *)&page->lru;
1192
1193                 call_rcu(head, rcu_free_slab);
1194         } else
1195                 __free_slab(s, page);
1196 }
1197
1198 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1199 {
1200         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1201         free_slab(s, page);
1202 }
1203
1204 /*
1205  * Per slab locking using the pagelock
1206  */
1207 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
1208 {
1209         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
1210 }
1211
1212 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
1213 {
1214         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
1215 }
1216
1217 static __always_inline int slab_trylock(struct page *page)
1218 {
1219         int rc = 1;
1220
1221         rc = bit_spin_trylock(PG_locked, &page->flags);
1222         return rc;
1223 }
1224
1225 /*
1226  * Management of partially allocated slabs
1227  */
1228 static void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1229                                 struct page *page, int tail)
1230 {
1231         spin_lock(&n->list_lock);
1232         n->nr_partial++;
1233         if (tail)
1234                 list_add_tail(&page->lru, &n->partial);
1235         else
1236                 list_add(&page->lru, &n->partial);
1237         spin_unlock(&n->list_lock);
1238 }
1239
1240 static void remove_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1241 {
1242         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1243
1244         spin_lock(&n->list_lock);
1245         list_del(&page->lru);
1246         n->nr_partial--;
1247         spin_unlock(&n->list_lock);
1248 }
1249
1250 /*
1251  * Lock slab and remove from the partial list.
1252  *
1253  * Must hold list_lock.
1254  */
1255 static inline int lock_and_freeze_slab(struct kmem_cache_node *n,
1256                                                         struct page *page)
1257 {
1258         if (slab_trylock(page)) {
1259                 list_del(&page->lru);
1260                 n->nr_partial--;
1261                 __SetPageSlubFrozen(page);
1262                 return 1;
1263         }
1264         return 0;
1265 }
1266
1267 /*
1268  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1269  */
1270 static struct page *get_partial_node(struct kmem_cache_node *n)
1271 {
1272         struct page *page;
1273
1274         /*
1275          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1276          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1277          * partial slab and there is none available then get_partials()
1278          * will return NULL.
1279          */
1280         if (!n || !n->nr_partial)
1281                 return NULL;
1282
1283         spin_lock(&n->list_lock);
1284         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
1285                 if (lock_and_freeze_slab(n, page))
1286                         goto out;
1287         page = NULL;
1288 out:
1289         spin_unlock(&n->list_lock);
1290         return page;
1291 }
1292
1293 /*
1294  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1295  */
1296 static struct page *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
1297 {
1298 #ifdef CONFIG_NUMA
1299         struct zonelist *zonelist;
1300         struct zoneref *z;
1301         struct zone *zone;
1302         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1303         struct page *page;
1304
1305         /*
1306          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1307          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1308          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1309          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1310          *
1311          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1312          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1313          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1314          * from other nodes and filled up.
1315          *
1316          * If /sys/kernel/slab/xx/defrag_ratio is set to 100 (which makes
1317          * defrag_ratio = 1000) then every (well almost) allocation will
1318          * first attempt to defrag slab caches on other nodes. This means
1319          * scanning over all nodes to look for partial slabs which may be
1320          * expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1321          * with available objects.
1322          */
1323         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1324                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1325                 return NULL;
1326
1327         zonelist = node_zonelist(slab_node(current->mempolicy), flags);
1328         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1329                 struct kmem_cache_node *n;
1330
1331                 n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1332
1333                 if (n && cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
1334                                 n->nr_partial > n->min_partial) {
1335                         page = get_partial_node(n);
1336                         if (page)
1337                                 return page;
1338                 }
1339         }
1340 #endif
1341         return NULL;
1342 }
1343
1344 /*
1345  * Get a partial page, lock it and return it.
1346  */
1347 static struct page *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1348 {
1349         struct page *page;
1350         int searchnode = (node == -1) ? numa_node_id() : node;
1351
1352         page = get_partial_node(get_node(s, searchnode));
1353         if (page || (flags & __GFP_THISNODE))
1354                 return page;
1355
1356         return get_any_partial(s, flags);
1357 }
1358
1359 /*
1360  * Move a page back to the lists.
1361  *
1362  * Must be called with the slab lock held.
1363  *
1364  * On exit the slab lock will have been dropped.
1365  */
1366 static void unfreeze_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page, int tail)
1367 {
1368         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1369         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1370
1371         __ClearPageSlubFrozen(page);
1372         if (page->inuse) {
1373
1374                 if (page->freelist) {
1375                         add_partial(n, page, tail);
1376                         stat(c, tail ? DEACTIVATE_TO_TAIL : DEACTIVATE_TO_HEAD);
1377                 } else {
1378                         stat(c, DEACTIVATE_FULL);
1379                         if (SLABDEBUG && PageSlubDebug(page) &&
1380                                                 (s->flags & SLAB_STORE_USER))
1381                                 add_full(n, page);
1382                 }
1383                 slab_unlock(page);
1384         } else {
1385                 stat(c, DEACTIVATE_EMPTY);
1386                 if (n->nr_partial < n->min_partial) {
1387                         /*
1388                          * Adding an empty slab to the partial slabs in order
1389                          * to avoid page allocator overhead. This slab needs
1390                          * to come after the other slabs with objects in
1391                          * so that the others get filled first. That way the
1392                          * size of the partial list stays small.
1393                          *
1394                          * kmem_cache_shrink can reclaim any empty slabs from
1395                          * the partial list.
1396                          */
1397                         add_partial(n, page, 1);
1398                         slab_unlock(page);
1399                 } else {
1400                         slab_unlock(page);
1401                         stat(get_cpu_slab(s, raw_smp_processor_id()), FREE_SLAB);
1402                         discard_slab(s, page);
1403                 }
1404         }
1405 }
1406
1407 /*
1408  * Remove the cpu slab
1409  */
1410 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1411 {
1412         struct page *page = c->page;
1413         int tail = 1;
1414
1415         if (page->freelist)
1416                 stat(c, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
1417         /*
1418          * Merge cpu freelist into slab freelist. Typically we get here
1419          * because both freelists are empty. So this is unlikely
1420          * to occur.
1421          */
1422         while (unlikely(c->freelist)) {
1423                 void **object;
1424
1425                 tail = 0;       /* Hot objects. Put the slab first */
1426
1427                 /* Retrieve object from cpu_freelist */
1428                 object = c->freelist;
1429                 c->freelist = c->freelist[c->offset];
1430
1431                 /* And put onto the regular freelist */
1432                 object[c->offset] = page->freelist;
1433                 page->freelist = object;
1434                 page->inuse--;
1435         }
1436         c->page = NULL;
1437         unfreeze_slab(s, page, tail);
1438 }
1439
1440 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1441 {
1442         stat(c, CPUSLAB_FLUSH);
1443         slab_lock(c->page);
1444         deactivate_slab(s, c);
1445 }
1446
1447 /*
1448  * Flush cpu slab.
1449  *
1450  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
1451  */
1452 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
1453 {
1454         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
1455
1456         if (likely(c && c->page))
1457                 flush_slab(s, c);
1458 }
1459
1460 static void flush_cpu_slab(void *d)
1461 {
1462         struct kmem_cache *s = d;
1463
1464         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1465 }
1466
1467 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
1468 {
1469         on_each_cpu(flush_cpu_slab, s, 1);
1470 }
1471
1472 /*
1473  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
1474  * locality expectations.
1475  */
1476 static inline int node_match(struct kmem_cache_cpu *c, int node)
1477 {
1478 #ifdef CONFIG_NUMA
1479         if (node != -1 && c->node != node)
1480                 return 0;
1481 #endif
1482         return 1;
1483 }
1484
1485 /*
1486  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
1487  * debugging duties.
1488  *
1489  * Interrupts are disabled.
1490  *
1491  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
1492  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
1493  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
1494  *
1495  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
1496  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
1497  * rest of the freelist to the lockless freelist.
1498  *
1499  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
1500  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
1501  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
1502  */
1503 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s,
1504                 gfp_t gfpflags, int node, void *addr, struct kmem_cache_cpu *c)
1505 {
1506         void **object;
1507         struct page *new;
1508
1509         /* We handle __GFP_ZERO in the caller */
1510         gfpflags &= ~__GFP_ZERO;
1511
1512         if (!c->page)
1513                 goto new_slab;
1514
1515         slab_lock(c->page);
1516         if (unlikely(!node_match(c, node)))
1517                 goto another_slab;
1518
1519         stat(c, ALLOC_REFILL);
1520
1521 load_freelist:
1522         object = c->page->freelist;
1523         if (unlikely(!object))
1524                 goto another_slab;
1525         if (unlikely(SLABDEBUG && PageSlubDebug(c->page)))
1526                 goto debug;
1527
1528         c->freelist = object[c->offset];
1529         c->page->inuse = c->page->objects;
1530         c->page->freelist = NULL;
1531         c->node = page_to_nid(c->page);
1532 unlock_out:
1533         slab_unlock(c->page);
1534         stat(c, ALLOC_SLOWPATH);
1535         return object;
1536
1537 another_slab:
1538         deactivate_slab(s, c);
1539
1540 new_slab:
1541         new = get_partial(s, gfpflags, node);
1542         if (new) {
1543                 c->page = new;
1544                 stat(c, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1545                 goto load_freelist;
1546         }
1547
1548         if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1549                 local_irq_enable();
1550
1551         new = new_slab(s, gfpflags, node);
1552
1553         if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1554                 local_irq_disable();
1555
1556         if (new) {
1557                 c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1558                 stat(c, ALLOC_SLAB);
1559                 if (c->page)
1560                         flush_slab(s, c);
1561                 slab_lock(new);
1562                 __SetPageSlubFrozen(new);
1563                 c->page = new;
1564                 goto load_freelist;
1565         }
1566         return NULL;
1567 debug:
1568         if (!alloc_debug_processing(s, c->page, object, addr))
1569                 goto another_slab;
1570
1571         c->page->inuse++;
1572         c->page->freelist = object[c->offset];
1573         c->node = -1;
1574         goto unlock_out;
1575 }
1576
1577 /*
1578  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
1579  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
1580  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
1581  *
1582  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
1583  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
1584  *
1585  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
1586  */
1587 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
1588                 gfp_t gfpflags, int node, void *addr)
1589 {
1590         void **object;
1591         struct kmem_cache_cpu *c;
1592         unsigned long flags;
1593         unsigned int objsize;
1594
1595         if (should_failslab(s->objsize, gfpflags))
1596                 return NULL;
1597
1598         local_irq_save(flags);
1599         c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1600         objsize = c->objsize;
1601         if (unlikely(!c->freelist || !node_match(c, node)))
1602
1603                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
1604
1605         else {
1606                 object = c->freelist;
1607                 c->freelist = object[c->offset];
1608                 stat(c, ALLOC_FASTPATH);
1609         }
1610         local_irq_restore(flags);
1611
1612         if (unlikely((gfpflags & __GFP_ZERO) && object))
1613                 memset(object, 0, objsize);
1614
1615         return object;
1616 }
1617
1618 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1619 {
1620         return slab_alloc(s, gfpflags, -1, __builtin_return_address(0));
1621 }
1622 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1623
1624 #ifdef CONFIG_NUMA
1625 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
1626 {
1627         return slab_alloc(s, gfpflags, node, __builtin_return_address(0));
1628 }
1629 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
1630 #endif
1631
1632 /*
1633  * Slow patch handling. This may still be called frequently since objects
1634  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
1635  *
1636  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
1637  * lock and free the item. If there is no additional partial page
1638  * handling required then we can return immediately.
1639  */
1640 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1641                                 void *x, void *addr, unsigned int offset)
1642 {
1643         void *prior;
1644         void **object = (void *)x;
1645         struct kmem_cache_cpu *c;
1646
1647         c = get_cpu_slab(s, raw_smp_processor_id());
1648         stat(c, FREE_SLOWPATH);
1649         slab_lock(page);
1650
1651         if (unlikely(SLABDEBUG && PageSlubDebug(page)))
1652                 goto debug;
1653
1654 checks_ok:
1655         prior = object[offset] = page->freelist;
1656         page->freelist = object;
1657         page->inuse--;
1658
1659         if (unlikely(PageSlubFrozen(page))) {
1660                 stat(c, FREE_FROZEN);
1661                 goto out_unlock;
1662         }
1663
1664         if (unlikely(!page->inuse))
1665                 goto slab_empty;
1666
1667         /*
1668          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
1669          * then add it.
1670          */
1671         if (unlikely(!prior)) {
1672                 add_partial(get_node(s, page_to_nid(page)), page, 1);
1673                 stat(c, FREE_ADD_PARTIAL);
1674         }
1675
1676 out_unlock:
1677         slab_unlock(page);
1678         return;
1679
1680 slab_empty:
1681         if (prior) {
1682                 /*
1683                  * Slab still on the partial list.
1684                  */
1685                 remove_partial(s, page);
1686                 stat(c, FREE_REMOVE_PARTIAL);
1687         }
1688         slab_unlock(page);
1689         stat(c, FREE_SLAB);
1690         discard_slab(s, page);
1691         return;
1692
1693 debug:
1694         if (!free_debug_processing(s, page, x, addr))
1695                 goto out_unlock;
1696         goto checks_ok;
1697 }
1698
1699 /*
1700  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
1701  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
1702  *
1703  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
1704  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
1705  * the item before.
1706  *
1707  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
1708  * with all sorts of special processing.
1709  */
1710 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s,
1711                         struct page *page, void *x, void *addr)
1712 {
1713         void **object = (void *)x;
1714         struct kmem_cache_cpu *c;
1715         unsigned long flags;
1716
1717         local_irq_save(flags);
1718         c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1719         debug_check_no_locks_freed(object, c->objsize);
1720         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1721                 debug_check_no_obj_freed(object, s->objsize);
1722         if (likely(page == c->page && c->node >= 0)) {
1723                 object[c->offset] = c->freelist;
1724                 c->freelist = object;
1725                 stat(c, FREE_FASTPATH);
1726         } else
1727                 __slab_free(s, page, x, addr, c->offset);
1728
1729         local_irq_restore(flags);
1730 }
1731
1732 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
1733 {
1734         struct page *page;
1735
1736         page = virt_to_head_page(x);
1737
1738         slab_free(s, page, x, __builtin_return_address(0));
1739 }
1740 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
1741
1742 /* Figure out on which slab object the object resides */
1743 static struct page *get_object_page(const void *x)
1744 {
1745         struct page *page = virt_to_head_page(x);
1746
1747         if (!PageSlab(page))
1748                 return NULL;
1749
1750         return page;
1751 }
1752
1753 /*
1754  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
1755  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
1756  * get the required alignment by putting one properly sized object after
1757  * another.
1758  *
1759  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
1760  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
1761  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
1762  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
1763  * locking overhead.
1764  */
1765
1766 /*
1767  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
1768  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
1769  * and increases the number of allocations possible without having to
1770  * take the list_lock.
1771  */
1772 static int slub_min_order;
1773 static int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
1774 static int slub_min_objects;
1775
1776 /*
1777  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
1778  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
1779  */
1780 static int slub_nomerge;
1781
1782 /*
1783  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
1784  *
1785  * The order of allocation has significant impact on performance and other
1786  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
1787  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
1788  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
1789  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
1790  * would be wasted.
1791  *
1792  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
1793  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
1794  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
1795  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
1796  *
1797  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
1798  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
1799  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
1800  * of space in favor of a small page order.
1801  *
1802  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
1803  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
1804  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
1805  * the smallest order which will fit the object.
1806  */
1807 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
1808                                 int max_order, int fract_leftover)
1809 {
1810         int order;
1811         int rem;
1812         int min_order = slub_min_order;
1813
1814         if ((PAGE_SIZE << min_order) / size > 65535)
1815                 return get_order(size * 65535) - 1;
1816
1817         for (order = max(min_order,
1818                                 fls(min_objects * size - 1) - PAGE_SHIFT);
1819                         order <= max_order; order++) {
1820
1821                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
1822
1823                 if (slab_size < min_objects * size)
1824                         continue;
1825
1826                 rem = slab_size % size;
1827
1828                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
1829                         break;
1830
1831         }
1832
1833         return order;
1834 }
1835
1836 static inline int calculate_order(int size)
1837 {
1838         int order;
1839         int min_objects;
1840         int fraction;
1841
1842         /*
1843          * Attempt to find best configuration for a slab. This
1844          * works by first attempting to generate a layout with
1845          * the best configuration and backing off gradually.
1846          *
1847          * First we reduce the acceptable waste in a slab. Then
1848          * we reduce the minimum objects required in a slab.
1849          */
1850         min_objects = slub_min_objects;
1851         if (!min_objects)
1852                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
1853         while (min_objects > 1) {
1854                 fraction = 16;
1855                 while (fraction >= 4) {
1856                         order = slab_order(size, min_objects,
1857                                                 slub_max_order, fraction);
1858                         if (order <= slub_max_order)
1859                                 return order;
1860                         fraction /= 2;
1861                 }
1862                 min_objects /= 2;
1863         }
1864
1865         /*
1866          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
1867          * lets see if we can place a single object there.
1868          */
1869         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1);
1870         if (order <= slub_max_order)
1871                 return order;
1872
1873         /*
1874          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
1875          */
1876         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1);
1877         if (order <= MAX_ORDER)
1878                 return order;
1879         return -ENOSYS;
1880 }
1881
1882 /*
1883  * Figure out what the alignment of the objects will be.
1884  */
1885 static unsigned long calculate_alignment(unsigned long flags,
1886                 unsigned long align, unsigned long size)
1887 {
1888         /*
1889          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
1890          * suggestion if the object is sufficiently large.
1891          *
1892          * The hardware cache alignment cannot override the specified
1893          * alignment though. If that is greater then use it.
1894          */
1895         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
1896                 unsigned long ralign = cache_line_size();
1897                 while (size <= ralign / 2)
1898                         ralign /= 2;
1899                 align = max(align, ralign);
1900         }
1901
1902         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
1903                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
1904
1905         return ALIGN(align, sizeof(void *));
1906 }
1907
1908 static void init_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache *s,
1909                         struct kmem_cache_cpu *c)
1910 {
1911         c->page = NULL;
1912         c->freelist = NULL;
1913         c->node = 0;
1914         c->offset = s->offset / sizeof(void *);
1915         c->objsize = s->objsize;
1916 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
1917         memset(c->stat, 0, NR_SLUB_STAT_ITEMS * sizeof(unsigned));
1918 #endif
1919 }
1920
1921 static void
1922 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n, struct kmem_cache *s)
1923 {
1924         n->nr_partial = 0;
1925
1926         /*
1927          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
1928          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
1929          */
1930         n->min_partial = ilog2(s->size);
1931         if (n->min_partial < MIN_PARTIAL)
1932                 n->min_partial = MIN_PARTIAL;
1933         else if (n->min_partial > MAX_PARTIAL)
1934                 n->min_partial = MAX_PARTIAL;
1935
1936         spin_lock_init(&n->list_lock);
1937         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
1938 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
1939         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
1940         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
1941         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
1942 #endif
1943 }
1944
1945 #ifdef CONFIG_SMP
1946 /*
1947  * Per cpu array for per cpu structures.
1948  *
1949  * The per cpu array places all kmem_cache_cpu structures from one processor
1950  * close together meaning that it becomes possible that multiple per cpu
1951  * structures are contained in one cacheline. This may be particularly
1952  * beneficial for the kmalloc caches.
1953  *
1954  * A desktop system typically has around 60-80 slabs. With 100 here we are
1955  * likely able to get per cpu structures for all caches from the array defined
1956  * here. We must be able to cover all kmalloc caches during bootstrap.
1957  *
1958  * If the per cpu array is exhausted then fall back to kmalloc
1959  * of individual cachelines. No sharing is possible then.
1960  */
1961 #define NR_KMEM_CACHE_CPU 100
1962
1963 static DEFINE_PER_CPU(struct kmem_cache_cpu,
1964                                 kmem_cache_cpu)[NR_KMEM_CACHE_CPU];
1965
1966 static DEFINE_PER_CPU(struct kmem_cache_cpu *, kmem_cache_cpu_free);
1967 static cpumask_t kmem_cach_cpu_free_init_once = CPU_MASK_NONE;
1968
1969 static struct kmem_cache_cpu *alloc_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache *s,
1970                                                         int cpu, gfp_t flags)
1971 {
1972         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu);
1973
1974         if (c)
1975                 per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu) =
1976                                 (void *)c->freelist;
1977         else {
1978                 /* Table overflow: So allocate ourselves */
1979                 c = kmalloc_node(
1980                         ALIGN(sizeof(struct kmem_cache_cpu), cache_line_size()),
1981                         flags, cpu_to_node(cpu));
1982                 if (!c)
1983                         return NULL;
1984         }
1985
1986         init_kmem_cache_cpu(s, c);
1987         return c;
1988 }
1989
1990 static void free_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache_cpu *c, int cpu)
1991 {
1992         if (c < per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu) ||
1993                         c > per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu) + NR_KMEM_CACHE_CPU) {
1994                 kfree(c);
1995                 return;
1996         }
1997         c->freelist = (void *)per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu);
1998         per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu) = c;
1999 }
2000
2001 static void free_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2002 {
2003         int cpu;
2004
2005         for_each_online_cpu(cpu) {
2006                 struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
2007
2008                 if (c) {
2009                         s->cpu_slab[cpu] = NULL;
2010                         free_kmem_cache_cpu(c, cpu);
2011                 }
2012         }
2013 }
2014
2015 static int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
2016 {
2017         int cpu;
2018
2019         for_each_online_cpu(cpu) {
2020                 struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
2021
2022                 if (c)
2023                         continue;
2024
2025                 c = alloc_kmem_cache_cpu(s, cpu, flags);
2026                 if (!c) {
2027                         free_kmem_cache_cpus(s);
2028                         return 0;
2029                 }
2030                 s->cpu_slab[cpu] = c;
2031         }
2032         return 1;
2033 }
2034
2035 /*
2036  * Initialize the per cpu array.
2037  */
2038 static void init_alloc_cpu_cpu(int cpu)
2039 {
2040         int i;
2041
2042         if (cpu_isset(cpu, kmem_cach_cpu_free_init_once))
2043                 return;
2044
2045         for (i = NR_KMEM_CACHE_CPU - 1; i >= 0; i--)
2046                 free_kmem_cache_cpu(&per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu)[i], cpu);
2047
2048         cpu_set(cpu, kmem_cach_cpu_free_init_once);
2049 }
2050
2051 static void __init init_alloc_cpu(void)
2052 {
2053         int cpu;
2054
2055         for_each_online_cpu(cpu)
2056                 init_alloc_cpu_cpu(cpu);
2057   }
2058
2059 #else
2060 static inline void free_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s) {}
2061 static inline void init_alloc_cpu(void) {}
2062
2063 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
2064 {
2065         init_kmem_cache_cpu(s, &s->cpu_slab);
2066         return 1;
2067 }
2068 #endif
2069
2070 #ifdef CONFIG_NUMA
2071 /*
2072  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
2073  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
2074  * possible.
2075  *
2076  * Note that this function only works on the kmalloc_node_cache
2077  * when allocating for the kmalloc_node_cache. This is used for bootstrapping
2078  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
2079  */
2080 static struct kmem_cache_node *early_kmem_cache_node_alloc(gfp_t gfpflags,
2081                                                            int node)
2082 {
2083         struct page *page;
2084         struct kmem_cache_node *n;
2085         unsigned long flags;
2086
2087         BUG_ON(kmalloc_caches->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
2088
2089         page = new_slab(kmalloc_caches, gfpflags, node);
2090
2091         BUG_ON(!page);
2092         if (page_to_nid(page) != node) {
2093                 printk(KERN_ERR "SLUB: Unable to allocate memory from "
2094                                 "node %d\n", node);
2095                 printk(KERN_ERR "SLUB: Allocating a useless per node structure "
2096                                 "in order to be able to continue\n");
2097         }
2098
2099         n = page->freelist;
2100         BUG_ON(!n);
2101         page->freelist = get_freepointer(kmalloc_caches, n);
2102         page->inuse++;
2103         kmalloc_caches->node[node] = n;
2104 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2105         init_object(kmalloc_caches, n, 1);
2106         init_tracking(kmalloc_caches, n);
2107 #endif
2108         init_kmem_cache_node(n, kmalloc_caches);
2109         inc_slabs_node(kmalloc_caches, node, page->objects);
2110
2111         /*
2112          * lockdep requires consistent irq usage for each lock
2113          * so even though there cannot be a race this early in
2114          * the boot sequence, we still disable irqs.
2115          */
2116         local_irq_save(flags);
2117         add_partial(n, page, 0);
2118         local_irq_restore(flags);
2119         return n;
2120 }
2121
2122 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2123 {
2124         int node;
2125
2126         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2127                 struct kmem_cache_node *n = s->node[node];
2128                 if (n && n != &s->local_node)
2129                         kmem_cache_free(kmalloc_caches, n);
2130                 s->node[node] = NULL;
2131         }
2132 }
2133
2134 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2135 {
2136         int node;
2137         int local_node;
2138
2139         if (slab_state >= UP)
2140                 local_node = page_to_nid(virt_to_page(s));
2141         else
2142                 local_node = 0;
2143
2144         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2145                 struct kmem_cache_node *n;
2146
2147                 if (local_node == node)
2148                         n = &s->local_node;
2149                 else {
2150                         if (slab_state == DOWN) {
2151                                 n = early_kmem_cache_node_alloc(gfpflags,
2152                                                                 node);
2153                                 continue;
2154                         }
2155                         n = kmem_cache_alloc_node(kmalloc_caches,
2156                                                         gfpflags, node);
2157
2158                         if (!n) {
2159                                 free_kmem_cache_nodes(s);
2160                                 return 0;
2161                         }
2162
2163                 }
2164                 s->node[node] = n;
2165                 init_kmem_cache_node(n, s);
2166         }
2167         return 1;
2168 }
2169 #else
2170 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2171 {
2172 }
2173
2174 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2175 {
2176         init_kmem_cache_node(&s->local_node, s);
2177         return 1;
2178 }
2179 #endif
2180
2181 /*
2182  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
2183  * a slab object.
2184  */
2185 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
2186 {
2187         unsigned long flags = s->flags;
2188         unsigned long size = s->objsize;
2189         unsigned long align = s->align;
2190         int order;
2191
2192         /*
2193          * Round up object size to the next word boundary. We can only
2194          * place the free pointer at word boundaries and this determines
2195          * the possible location of the free pointer.
2196          */
2197         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
2198
2199 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2200         /*
2201          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
2202          * the slab may touch the object after free or before allocation
2203          * then we should never poison the object itself.
2204          */
2205         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) &&
2206                         !s->ctor)
2207                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
2208         else
2209                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
2210
2211
2212         /*
2213          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
2214          * end of the object and the free pointer. If not then add an
2215          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
2216          */
2217         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->objsize)
2218                 size += sizeof(void *);
2219 #endif
2220
2221         /*
2222          * With that we have determined the number of bytes in actual use
2223          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
2224          */
2225         s->inuse = size;
2226
2227         if (((flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
2228                 s->ctor)) {
2229                 /*
2230                  * Relocate free pointer after the object if it is not
2231                  * permitted to overwrite the first word of the object on
2232                  * kmem_cache_free.
2233                  *
2234                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
2235                  * destructor or are poisoning the objects.
2236                  */
2237                 s->offset = size;
2238                 size += sizeof(void *);
2239         }
2240
2241 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2242         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2243                 /*
2244                  * Need to store information about allocs and frees after
2245                  * the object.
2246                  */
2247                 size += 2 * sizeof(struct track);
2248
2249         if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2250                 /*
2251                  * Add some empty padding so that we can catch
2252                  * overwrites from earlier objects rather than let
2253                  * tracking information or the free pointer be
2254                  * corrupted if an user writes before the start
2255                  * of the object.
2256                  */
2257                 size += sizeof(void *);
2258 #endif
2259
2260         /*
2261          * Determine the alignment based on various parameters that the
2262          * user specified and the dynamic determination of cache line size
2263          * on bootup.
2264          */
2265         align = calculate_alignment(flags, align, s->objsize);
2266
2267         /*
2268          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
2269          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
2270          * each object to conform to the alignment.
2271          */
2272         size = ALIGN(size, align);
2273         s->size = size;
2274         if (forced_order >= 0)
2275                 order = forced_order;
2276         else
2277                 order = calculate_order(size);
2278
2279         if (order < 0)
2280                 return 0;
2281
2282         s->allocflags = 0;
2283         if (order)
2284                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
2285
2286         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
2287                 s->allocflags |= SLUB_DMA;
2288
2289         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2290                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2291
2292         /*
2293          * Determine the number of objects per slab
2294          */
2295         s->oo = oo_make(order, size);
2296         s->min = oo_make(get_order(size), size);
2297         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
2298                 s->max = s->oo;
2299
2300         return !!oo_objects(s->oo);
2301
2302 }
2303
2304 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags,
2305                 const char *name, size_t size,
2306                 size_t align, unsigned long flags,
2307                 void (*ctor)(void *))
2308 {
2309         memset(s, 0, kmem_size);
2310         s->name = name;
2311         s->ctor = ctor;
2312         s->objsize = size;
2313         s->align = align;
2314         s->flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, ctor);
2315
2316         if (!calculate_sizes(s, -1))
2317                 goto error;
2318
2319         s->refcount = 1;
2320 #ifdef CONFIG_NUMA
2321         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
2322 #endif
2323         if (!init_kmem_cache_nodes(s, gfpflags & ~SLUB_DMA))
2324                 goto error;
2325
2326         if (alloc_kmem_cache_cpus(s, gfpflags & ~SLUB_DMA))
2327                 return 1;
2328         free_kmem_cache_nodes(s);
2329 error:
2330         if (flags & SLAB_PANIC)
2331                 panic("Cannot create slab %s size=%lu realsize=%u "
2332                         "order=%u offset=%u flags=%lx\n",
2333                         s->name, (unsigned long)size, s->size, oo_order(s->oo),
2334                         s->offset, flags);
2335         return 0;
2336 }
2337
2338 /*
2339  * Check if a given pointer is valid
2340  */
2341 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *s, const void *object)
2342 {
2343         struct page *page;
2344
2345         page = get_object_page(object);
2346
2347         if (!page || s != page->slab)
2348                 /* No slab or wrong slab */
2349                 return 0;
2350
2351         if (!check_valid_pointer(s, page, object))
2352                 return 0;
2353
2354         /*
2355          * We could also check if the object is on the slabs freelist.
2356          * But this would be too expensive and it seems that the main
2357          * purpose of kmem_ptr_valid() is to check if the object belongs
2358          * to a certain slab.
2359          */
2360         return 1;
2361 }
2362 EXPORT_SYMBOL(kmem_ptr_validate);
2363
2364 /*
2365  * Determine the size of a slab object
2366  */
2367 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
2368 {
2369         return s->objsize;
2370 }
2371 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
2372
2373 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *s)
2374 {
2375         return s->name;
2376 }
2377 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_name);
2378
2379 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2380                                                         const char *text)
2381 {
2382 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2383         void *addr = page_address(page);
2384         void *p;
2385         DECLARE_BITMAP(map, page->objects);
2386
2387         bitmap_zero(map, page->objects);
2388         slab_err(s, page, "%s", text);
2389         slab_lock(page);
2390         for_each_free_object(p, s, page->freelist)
2391                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
2392
2393         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
2394
2395                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map)) {
2396                         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu\n",
2397                                                         p, p - addr);
2398                         print_tracking(s, p);
2399                 }
2400         }
2401         slab_unlock(page);
2402 #endif
2403 }
2404
2405 /*
2406  * Attempt to free all partial slabs on a node.
2407  */
2408 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
2409 {
2410         unsigned long flags;
2411         struct page *page, *h;
2412
2413         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2414         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, lru) {
2415                 if (!page->inuse) {
2416                         list_del(&page->lru);
2417                         discard_slab(s, page);
2418                         n->nr_partial--;
2419                 } else {
2420                         list_slab_objects(s, page,
2421                                 "Objects remaining on kmem_cache_close()");
2422                 }
2423         }
2424         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2425 }
2426
2427 /*
2428  * Release all resources used by a slab cache.
2429  */
2430 static inline int kmem_cache_close(struct kmem_cache *s)
2431 {
2432         int node;
2433
2434         flush_all(s);
2435
2436         /* Attempt to free all objects */
2437         free_kmem_cache_cpus(s);
2438         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2439                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
2440
2441                 free_partial(s, n);
2442                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
2443                         return 1;
2444         }
2445         free_kmem_cache_nodes(s);
2446         return 0;
2447 }
2448
2449 /*
2450  * Close a cache and release the kmem_cache structure
2451  * (must be used for caches created using kmem_cache_create)
2452  */
2453 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
2454 {
2455         down_write(&slub_lock);
2456         s->refcount--;
2457         if (!s->refcount) {
2458                 list_del(&s->list);
2459                 up_write(&slub_lock);
2460                 if (kmem_cache_close(s)) {
2461                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: %s called for cache that "
2462                                 "still has objects.\n", s->name, __func__);
2463                         dump_stack();
2464                 }
2465                 sysfs_slab_remove(s);
2466         } else
2467                 up_write(&slub_lock);
2468 }
2469 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2470
2471 /********************************************************************
2472  *              Kmalloc subsystem
2473  *******************************************************************/
2474
2475 struct kmem_cache kmalloc_caches[PAGE_SHIFT + 1] __cacheline_aligned;
2476 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
2477
2478 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
2479 {
2480         get_option(&str, &slub_min_order);
2481
2482         return 1;
2483 }
2484
2485 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
2486
2487 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
2488 {
2489         get_option(&str, &slub_max_order);
2490
2491         return 1;
2492 }
2493
2494 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
2495
2496 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
2497 {
2498         get_option(&str, &slub_min_objects);
2499
2500         return 1;
2501 }
2502
2503 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
2504
2505 static int __init setup_slub_nomerge(char *str)
2506 {
2507         slub_nomerge = 1;
2508         return 1;
2509 }
2510
2511 __setup("slub_nomerge", setup_slub_nomerge);
2512
2513 static struct kmem_cache *create_kmalloc_cache(struct kmem_cache *s,
2514                 const char *name, int size, gfp_t gfp_flags)
2515 {
2516         unsigned int flags = 0;
2517
2518         if (gfp_flags & SLUB_DMA)
2519                 flags = SLAB_CACHE_DMA;
2520
2521         down_write(&slub_lock);
2522         if (!kmem_cache_open(s, gfp_flags, name, size, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
2523                                                                 flags, NULL))
2524                 goto panic;
2525
2526         list_add(&s->list, &slab_caches);
2527         up_write(&slub_lock);
2528         if (sysfs_slab_add(s))
2529                 goto panic;
2530         return s;
2531
2532 panic:
2533         panic("Creation of kmalloc slab %s size=%d failed.\n", name, size);
2534 }
2535
2536 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2537 static struct kmem_cache *kmalloc_caches_dma[PAGE_SHIFT + 1];
2538
2539 static void sysfs_add_func(struct work_struct *w)
2540 {
2541         struct kmem_cache *s;
2542
2543         down_write(&slub_lock);
2544         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2545                 if (s->flags & __SYSFS_ADD_DEFERRED) {
2546                         s->flags &= ~__SYSFS_ADD_DEFERRED;
2547                         sysfs_slab_add(s);
2548                 }
2549         }
2550         up_write(&slub_lock);
2551 }
2552
2553 static DECLARE_WORK(sysfs_add_work, sysfs_add_func);
2554
2555 static noinline struct kmem_cache *dma_kmalloc_cache(int index, gfp_t flags)
2556 {
2557         struct kmem_cache *s;
2558         char *text;
2559         size_t realsize;
2560
2561         s = kmalloc_caches_dma[index];
2562         if (s)
2563                 return s;
2564
2565         /* Dynamically create dma cache */
2566         if (flags & __GFP_WAIT)
2567                 down_write(&slub_lock);
2568         else {
2569                 if (!down_write_trylock(&slub_lock))
2570                         goto out;
2571         }
2572
2573         if (kmalloc_caches_dma[index])
2574                 goto unlock_out;
2575
2576         realsize = kmalloc_caches[index].objsize;
2577         text = kasprintf(flags & ~SLUB_DMA, "kmalloc_dma-%d",
2578                          (unsigned int)realsize);
2579         s = kmalloc(kmem_size, flags & ~SLUB_DMA);
2580
2581         if (!s || !text || !kmem_cache_open(s, flags, text,
2582                         realsize, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
2583                         SLAB_CACHE_DMA|__SYSFS_ADD_DEFERRED, NULL)) {
2584                 kfree(s);
2585                 kfree(text);
2586                 goto unlock_out;
2587         }
2588
2589         list_add(&s->list, &slab_caches);
2590         kmalloc_caches_dma[index] = s;
2591
2592         schedule_work(&sysfs_add_work);
2593
2594 unlock_out:
2595         up_write(&slub_lock);
2596 out:
2597         return kmalloc_caches_dma[index];
2598 }
2599 #endif
2600
2601 /*
2602  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
2603  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
2604  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
2605  * fls.
2606  */
2607 static s8 size_index[24] = {
2608         3,      /* 8 */
2609         4,      /* 16 */
2610         5,      /* 24 */
2611         5,      /* 32 */
2612         6,      /* 40 */
2613         6,      /* 48 */
2614         6,      /* 56 */
2615         6,      /* 64 */
2616         1,      /* 72 */
2617         1,      /* 80 */
2618         1,      /* 88 */
2619         1,      /* 96 */
2620         7,      /* 104 */
2621         7,      /* 112 */
2622         7,      /* 120 */
2623         7,      /* 128 */
2624         2,      /* 136 */
2625         2,      /* 144 */
2626         2,      /* 152 */
2627         2,      /* 160 */
2628         2,      /* 168 */
2629         2,      /* 176 */
2630         2,      /* 184 */
2631         2       /* 192 */
2632 };
2633
2634 static struct kmem_cache *get_slab(size_t size, gfp_t flags)
2635 {
2636         int index;
2637
2638         if (size <= 192) {
2639                 if (!size)
2640                         return ZERO_SIZE_PTR;
2641
2642                 index = size_index[(size - 1) / 8];
2643         } else
2644                 index = fls(size - 1);
2645
2646 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2647         if (unlikely((flags & SLUB_DMA)))
2648                 return dma_kmalloc_cache(index, flags);
2649
2650 #endif
2651         return &kmalloc_caches[index];
2652 }
2653
2654 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
2655 {
2656         struct kmem_cache *s;
2657
2658         if (unlikely(size > PAGE_SIZE))
2659                 return kmalloc_large(size, flags);
2660
2661         s = get_slab(size, flags);
2662
2663         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2664                 return s;
2665
2666         return slab_alloc(s, flags, -1, __builtin_return_address(0));
2667 }
2668 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
2669
2670 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
2671 {
2672         struct page *page = alloc_pages_node(node, flags | __GFP_COMP,
2673                                                 get_order(size));
2674
2675         if (page)
2676                 return page_address(page);
2677         else
2678                 return NULL;
2679 }
2680
2681 #ifdef CONFIG_NUMA
2682 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
2683 {
2684         struct kmem_cache *s;
2685
2686         if (unlikely(size > PAGE_SIZE))
2687                 return kmalloc_large_node(size, flags, node);
2688
2689         s = get_slab(size, flags);
2690
2691         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2692                 return s;
2693
2694         return slab_alloc(s, flags, node, __builtin_return_address(0));
2695 }
2696 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
2697 #endif
2698
2699 size_t ksize(const void *object)
2700 {
2701         struct page *page;
2702         struct kmem_cache *s;
2703
2704         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
2705                 return 0;
2706
2707         page = virt_to_head_page(object);
2708
2709         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
2710                 WARN_ON(!PageCompound(page));
2711                 return PAGE_SIZE << compound_order(page);
2712         }
2713         s = page->slab;
2714
2715 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2716         /*
2717          * Debugging requires use of the padding between object
2718          * and whatever may come after it.
2719          */
2720         if (s->flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON))
2721                 return s->objsize;
2722
2723 #endif
2724         /*
2725          * If we have the need to store the freelist pointer
2726          * back there or track user information then we can
2727          * only use the space before that information.
2728          */
2729         if (s->flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_STORE_USER))
2730                 return s->inuse;
2731         /*
2732          * Else we can use all the padding etc for the allocation
2733          */
2734         return s->size;
2735 }
2736
2737 void kfree(const void *x)
2738 {
2739         struct page *page;
2740         void *object = (void *)x;
2741
2742         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
2743                 return;
2744
2745         page = virt_to_head_page(x);
2746         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
2747                 BUG_ON(!PageCompound(page));
2748                 put_page(page);
2749                 return;
2750         }
2751         slab_free(page->slab, page, object, __builtin_return_address(0));
2752 }
2753 EXPORT_SYMBOL(kfree);
2754
2755 /*
2756  * kmem_cache_shrink removes empty slabs from the partial lists and sorts
2757  * the remaining slabs by the number of items in use. The slabs with the
2758  * most items in use come first. New allocations will then fill those up
2759  * and thus they can be removed from the partial lists.
2760  *
2761  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
2762  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
2763  * are freed in them.
2764  */
2765 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
2766 {
2767         int node;
2768         int i;
2769         struct kmem_cache_node *n;
2770         struct page *page;
2771         struct page *t;
2772         int objects = oo_objects(s->max);
2773         struct list_head *slabs_by_inuse =
2774                 kmalloc(sizeof(struct list_head) * objects, GFP_KERNEL);
2775         unsigned long flags;
2776
2777         if (!slabs_by_inuse)
2778                 return -ENOMEM;
2779
2780         flush_all(s);
2781         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2782                 n = get_node(s, node);
2783
2784                 if (!n->nr_partial)
2785                         continue;
2786
2787                 for (i = 0; i < objects; i++)
2788                         INIT_LIST_HEAD(slabs_by_inuse + i);
2789
2790                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2791
2792                 /*
2793                  * Build lists indexed by the items in use in each slab.
2794                  *
2795                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
2796                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
2797                  */
2798                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, lru) {
2799                         if (!page->inuse && slab_trylock(page)) {
2800                                 /*
2801                                  * Must hold slab lock here because slab_free
2802                                  * may have freed the last object and be
2803                                  * waiting to release the slab.
2804                                  */
2805                                 list_del(&page->lru);
2806                                 n->nr_partial--;
2807                                 slab_unlock(page);
2808                                 discard_slab(s, page);
2809                         } else {
2810                                 list_move(&page->lru,
2811                                 slabs_by_inuse + page->inuse);
2812                         }
2813                 }
2814
2815                 /*
2816                  * Rebuild the partial list with the slabs filled up most
2817                  * first and the least used slabs at the end.
2818                  */
2819                 for (i = objects - 1; i >= 0; i--)
2820                         list_splice(slabs_by_inuse + i, n->partial.prev);
2821
2822                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2823         }
2824
2825         kfree(slabs_by_inuse);
2826         return 0;
2827 }
2828 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2829
2830 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
2831 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
2832 {
2833         struct kmem_cache *s;
2834
2835         down_read(&slub_lock);
2836         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
2837                 kmem_cache_shrink(s);
2838         up_read(&slub_lock);
2839
2840         return 0;
2841 }
2842
2843 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
2844 {
2845         struct kmem_cache_node *n;
2846         struct kmem_cache *s;
2847         struct memory_notify *marg = arg;
2848         int offline_node;
2849
2850         offline_node = marg->status_change_nid;
2851
2852         /*
2853          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
2854          * for it yet.
2855          */
2856         if (offline_node < 0)
2857                 return;
2858
2859         down_read(&slub_lock);
2860         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2861                 n = get_node(s, offline_node);
2862                 if (n) {
2863                         /*
2864                          * if n->nr_slabs > 0, slabs still exist on the node
2865                          * that is going down. We were unable to free them,
2866                          * and offline_pages() function shoudn't call this
2867                          * callback. So, we must fail.
2868                          */
2869                         BUG_ON(slabs_node(s, offline_node));
2870
2871                         s->node[offline_node] = NULL;
2872                         kmem_cache_free(kmalloc_caches, n);
2873                 }
2874         }
2875         up_read(&slub_lock);
2876 }
2877
2878 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
2879 {
2880         struct kmem_cache_node *n;
2881         struct kmem_cache *s;
2882         struct memory_notify *marg = arg;
2883         int nid = marg->status_change_nid;
2884         int ret = 0;
2885
2886         /*
2887          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
2888          * already created. Nothing to do.
2889          */
2890         if (nid < 0)
2891                 return 0;
2892
2893         /*
2894          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
2895          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
2896          * online.
2897          */
2898         down_read(&slub_lock);
2899         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2900                 /*
2901                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
2902                  *      since memory is not yet available from the node that
2903                  *      is brought up.
2904                  */
2905                 n = kmem_cache_alloc(kmalloc_caches, GFP_KERNEL);
2906                 if (!n) {
2907                         ret = -ENOMEM;
2908                         goto out;
2909                 }
2910                 init_kmem_cache_node(n, s);
2911                 s->node[nid] = n;
2912         }
2913 out:
2914         up_read(&slub_lock);
2915         return ret;
2916 }
2917
2918 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
2919                                 unsigned long action, void *arg)
2920 {
2921         int ret = 0;
2922
2923         switch (action) {
2924         case MEM_GOING_ONLINE:
2925                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
2926                 break;
2927         case MEM_GOING_OFFLINE:
2928                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
2929                 break;
2930         case MEM_OFFLINE:
2931         case MEM_CANCEL_ONLINE:
2932                 slab_mem_offline_callback(arg);
2933                 break;
2934         case MEM_ONLINE:
2935         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
2936                 break;
2937         }
2938         if (ret)
2939                 ret = notifier_from_errno(ret);
2940         else
2941                 ret = NOTIFY_OK;
2942         return ret;
2943 }
2944
2945 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
2946
2947 /********************************************************************
2948  *                      Basic setup of slabs
2949  *******************************************************************/
2950
2951 void __init kmem_cache_init(void)
2952 {
2953         int i;
2954         int caches = 0;
2955
2956         init_alloc_cpu();
2957
2958 #ifdef CONFIG_NUMA
2959         /*
2960          * Must first have the slab cache available for the allocations of the
2961          * struct kmem_cache_node's. There is special bootstrap code in
2962          * kmem_cache_open for slab_state == DOWN.
2963          */
2964         create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[0], "kmem_cache_node",
2965                 sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_KERNEL);
2966         kmalloc_caches[0].refcount = -1;
2967         caches++;
2968
2969         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
2970 #endif
2971
2972         /* Able to allocate the per node structures */
2973         slab_state = PARTIAL;
2974
2975         /* Caches that are not of the two-to-the-power-of size */
2976         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64) {
2977                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[1],
2978                                 "kmalloc-96", 96, GFP_KERNEL);
2979                 caches++;
2980                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[2],
2981                                 "kmalloc-192", 192, GFP_KERNEL);
2982                 caches++;
2983         }
2984
2985         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i <= PAGE_SHIFT; i++) {
2986                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[i],
2987                         "kmalloc", 1 << i, GFP_KERNEL);
2988                 caches++;
2989         }
2990
2991
2992         /*
2993          * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
2994          * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
2995          * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
2996          *
2997          * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
2998          * handle the index determination for the smaller caches.
2999          *
3000          * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
3001          * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
3002          */
3003         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
3004                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
3005
3006         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8)
3007                 size_index[(i - 1) / 8] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
3008
3009         if (KMALLOC_MIN_SIZE == 128) {
3010                 /*
3011                  * The 192 byte sized cache is not used if the alignment
3012                  * is 128 byte. Redirect kmalloc to use the 256 byte cache
3013                  * instead.
3014                  */
3015                 for (i = 128 + 8; i <= 192; i += 8)
3016                         size_index[(i - 1) / 8] = 8;
3017         }
3018
3019         slab_state = UP;
3020
3021         /* Provide the correct kmalloc names now that the caches are up */
3022         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i <= PAGE_SHIFT; i++)
3023                 kmalloc_caches[i]. name =
3024                         kasprintf(GFP_KERNEL, "kmalloc-%d", 1 << i);
3025
3026 #ifdef CONFIG_SMP
3027         register_cpu_notifier(&slab_notifier);
3028         kmem_size = offsetof(struct kmem_cache, cpu_slab) +
3029                                 nr_cpu_ids * sizeof(struct kmem_cache_cpu *);
3030 #else
3031         kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
3032 #endif
3033
3034         printk(KERN_INFO
3035                 "SLUB: Genslabs=%d, HWalign=%d, Order=%d-%d, MinObjects=%d,"
3036                 " CPUs=%d, Nodes=%d\n",
3037                 caches, cache_line_size(),
3038                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
3039                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
3040 }
3041
3042 /*
3043  * Find a mergeable slab cache
3044  */
3045 static int slab_unmergeable(struct kmem_cache *s)
3046 {
3047         if (slub_nomerge || (s->flags & SLUB_NEVER_MERGE))
3048                 return 1;
3049
3050         if (s->ctor)
3051                 return 1;
3052
3053         /*
3054          * We may have set a slab to be unmergeable during bootstrap.
3055          */
3056         if (s->refcount < 0)
3057                 return 1;
3058
3059         return 0;
3060 }
3061
3062 static struct kmem_cache *find_mergeable(size_t size,
3063                 size_t align, unsigned long flags, const char *name,
3064                 void (*ctor)(void *))
3065 {
3066         struct kmem_cache *s;
3067
3068         if (slub_nomerge || (flags & SLUB_NEVER_MERGE))
3069                 return NULL;
3070
3071         if (ctor)
3072                 return NULL;
3073
3074         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
3075         align = calculate_alignment(flags, align, size);
3076         size = ALIGN(size, align);
3077         flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, NULL);
3078
3079         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3080                 if (slab_unmergeable(s))
3081                         continue;
3082
3083                 if (size > s->size)
3084                         continue;
3085
3086                 if ((flags & SLUB_MERGE_SAME) != (s->flags & SLUB_MERGE_SAME))
3087                                 continue;
3088                 /*
3089                  * Check if alignment is compatible.
3090                  * Courtesy of Adrian Drzewiecki
3091                  */
3092                 if ((s->size & ~(align - 1)) != s->size)
3093                         continue;
3094
3095                 if (s->size - size >= sizeof(void *))
3096                         continue;
3097
3098                 return s;
3099         }
3100         return NULL;
3101 }
3102
3103 struct kmem_cache *kmem_cache_create(const char *name, size_t size,
3104                 size_t align, unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
3105 {
3106         struct kmem_cache *s;
3107
3108         down_write(&slub_lock);
3109         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
3110         if (s) {
3111                 int cpu;
3112
3113                 s->refcount++;
3114                 /*
3115                  * Adjust the object sizes so that we clear
3116                  * the complete object on kzalloc.
3117                  */
3118                 s->objsize = max(s->objsize, (int)size);
3119
3120                 /*
3121                  * And then we need to update the object size in the
3122                  * per cpu structures
3123                  */
3124                 for_each_online_cpu(cpu)
3125                         get_cpu_slab(s, cpu)->objsize = s->objsize;
3126
3127                 s->inuse = max_t(int, s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
3128                 up_write(&slub_lock);
3129
3130                 if (sysfs_slab_alias(s, name))
3131                         goto err;
3132                 return s;
3133         }
3134
3135         s = kmalloc(kmem_size, GFP_KERNEL);
3136         if (s) {
3137                 if (kmem_cache_open(s, GFP_KERNEL, name,
3138                                 size, align, flags, ctor)) {
3139                         list_add(&s->list, &slab_caches);
3140                         up_write(&slub_lock);
3141                         if (sysfs_slab_add(s))
3142                                 goto err;
3143                         return s;
3144                 }
3145                 kfree(s);
3146         }
3147         up_write(&slub_lock);
3148
3149 err:
3150         if (flags & SLAB_PANIC)
3151                 panic("Cannot create slabcache %s\n", name);
3152         else
3153                 s = NULL;
3154         return s;
3155 }
3156 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
3157
3158 #ifdef CONFIG_SMP
3159 /*
3160  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
3161  * necessary.
3162  */
3163 static int __cpuinit slab_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3164                 unsigned long action, void *hcpu)
3165 {
3166         long cpu = (long)hcpu;
3167         struct kmem_cache *s;
3168         unsigned long flags;
3169
3170         switch (action) {
3171         case CPU_UP_PREPARE:
3172         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3173                 init_alloc_cpu_cpu(cpu);
3174                 down_read(&slub_lock);
3175                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
3176                         s->cpu_slab[cpu] = alloc_kmem_cache_cpu(s, cpu,
3177                                                         GFP_KERNEL);
3178                 up_read(&slub_lock);
3179                 break;
3180
3181         case CPU_UP_CANCELED:
3182         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3183         case CPU_DEAD:
3184         case CPU_DEAD_FROZEN:
3185                 down_read(&slub_lock);
3186                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3187                         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
3188
3189                         local_irq_save(flags);
3190                         __flush_cpu_slab(s, cpu);
3191                         local_irq_restore(flags);
3192                         free_kmem_cache_cpu(c, cpu);
3193                         s->cpu_slab[cpu] = NULL;
3194                 }
3195                 up_read(&slub_lock);
3196                 break;
3197         default:
3198                 break;
3199         }
3200         return NOTIFY_OK;
3201 }
3202
3203 static struct notifier_block __cpuinitdata slab_notifier = {
3204         .notifier_call = slab_cpuup_callback
3205 };
3206
3207 #endif
3208
3209 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags, void *caller)
3210 {
3211         struct kmem_cache *s;
3212
3213         if (unlikely(size > PAGE_SIZE))
3214                 return kmalloc_large(size, gfpflags);
3215
3216         s = get_slab(size, gfpflags);
3217
3218         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3219                 return s;
3220
3221         return slab_alloc(s, gfpflags, -1, caller);
3222 }
3223
3224 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags,
3225                                         int node, void *caller)
3226 {
3227         struct kmem_cache *s;
3228
3229         if (unlikely(size > PAGE_SIZE))
3230                 return kmalloc_large_node(size, gfpflags, node);
3231
3232         s = get_slab(size, gfpflags);
3233
3234         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3235                 return s;
3236
3237         return slab_alloc(s, gfpflags, node, caller);
3238 }
3239
3240 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3241 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
3242                                         int (*get_count)(struct page *))
3243 {
3244         unsigned long flags;
3245         unsigned long x = 0;
3246         struct page *page;
3247
3248         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3249         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
3250                 x += get_count(page);
3251         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3252         return x;
3253 }
3254
3255 static int count_inuse(struct page *page)
3256 {
3257         return page->inuse;
3258 }
3259
3260 static int count_total(struct page *page)
3261 {
3262         return page->objects;
3263 }
3264
3265 static int count_free(struct page *page)
3266 {
3267         return page->objects - page->inuse;
3268 }
3269
3270 static int validate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3271                                                 unsigned long *map)
3272 {
3273         void *p;
3274         void *addr = page_address(page);
3275
3276         if (!check_slab(s, page) ||
3277                         !on_freelist(s, page, NULL))
3278                 return 0;
3279
3280         /* Now we know that a valid freelist exists */
3281         bitmap_zero(map, page->objects);
3282
3283         for_each_free_object(p, s, page->freelist) {
3284                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
3285                 if (!check_object(s, page, p, 0))
3286                         return 0;
3287         }
3288
3289         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
3290                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
3291                         if (!check_object(s, page, p, 1))
3292                                 return 0;
3293         return 1;
3294 }
3295
3296 static void validate_slab_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3297                                                 unsigned long *map)
3298 {
3299         if (slab_trylock(page)) {
3300                 validate_slab(s, page, map);
3301                 slab_unlock(page);
3302         } else
3303                 printk(KERN_INFO "SLUB %s: Skipped busy slab 0x%p\n",
3304                         s->name, page);
3305
3306         if (s->flags & DEBUG_DEFAULT_FLAGS) {
3307                 if (!PageSlubDebug(page))
3308                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: SlubDebug not set "
3309                                 "on slab 0x%p\n", s->name, page);
3310         } else {
3311                 if (PageSlubDebug(page))
3312                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: SlubDebug set on "
3313                                 "slab 0x%p\n", s->name, page);
3314         }
3315 }
3316
3317 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
3318                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *map)
3319 {
3320         unsigned long count = 0;
3321         struct page *page;
3322         unsigned long flags;
3323
3324         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3325
3326         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru) {
3327                 validate_slab_slab(s, page, map);
3328                 count++;
3329         }
3330         if (count != n->nr_partial)
3331                 printk(KERN_ERR "SLUB %s: %ld partial slabs counted but "
3332                         "counter=%ld\n", s->name, count, n->nr_partial);
3333
3334         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
3335                 goto out;
3336
3337         list_for_each_entry(page, &n->full, lru) {
3338                 validate_slab_slab(s, page, map);
3339                 count++;
3340         }
3341         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs))
3342                 printk(KERN_ERR "SLUB: %s %ld slabs counted but "
3343                         "counter=%ld\n", s->name, count,
3344                         atomic_long_read(&n->nr_slabs));
3345
3346 out:
3347         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3348         return count;
3349 }
3350
3351 static long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
3352 {
3353         int node;
3354         unsigned long count = 0;
3355         unsigned long *map = kmalloc(BITS_TO_LONGS(oo_objects(s->max)) *
3356                                 sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
3357
3358         if (!map)
3359                 return -ENOMEM;
3360
3361         flush_all(s);
3362         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3363                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3364
3365                 count += validate_slab_node(s, n, map);
3366         }
3367         kfree(map);
3368         return count;
3369 }
3370
3371 #ifdef SLUB_RESILIENCY_TEST
3372 static void resiliency_test(void)
3373 {
3374         u8 *p;
3375
3376         printk(KERN_ERR "SLUB resiliency testing\n");
3377         printk(KERN_ERR "-----------------------\n");
3378         printk(KERN_ERR "A. Corruption after allocation\n");
3379
3380         p = kzalloc(16, GFP_KERNEL);
3381         p[16] = 0x12;
3382         printk(KERN_ERR "\n1. kmalloc-16: Clobber Redzone/next pointer"
3383                         " 0x12->0x%p\n\n", p + 16);
3384
3385         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 4);
3386
3387         /* Hmmm... The next two are dangerous */
3388         p = kzalloc(32, GFP_KERNEL);
3389         p[32 + sizeof(void *)] = 0x34;
3390         printk(KERN_ERR "\n2. kmalloc-32: Clobber next pointer/next slab"
3391                         " 0x34 -> -0x%p\n", p);
3392         printk(KERN_ERR
3393                 "If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
3394
3395         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 5);
3396         p = kzalloc(64, GFP_KERNEL);
3397         p += 64 + (get_cycles() & 0xff) * sizeof(void *);
3398         *p = 0x56;
3399         printk(KERN_ERR "\n3. kmalloc-64: corrupting random byte 0x56->0x%p\n",
3400                                                                         p);
3401         printk(KERN_ERR
3402                 "If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
3403         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 6);
3404
3405         printk(KERN_ERR "\nB. Corruption after free\n");
3406         p = kzalloc(128, GFP_KERNEL);
3407         kfree(p);
3408         *p = 0x78;
3409         printk(KERN_ERR "1. kmalloc-128: Clobber first word 0x78->0x%p\n\n", p);
3410         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 7);
3411
3412         p = kzalloc(256, GFP_KERNEL);
3413         kfree(p);
3414         p[50] = 0x9a;
3415         printk(KERN_ERR "\n2. kmalloc-256: Clobber 50th byte 0x9a->0x%p\n\n",
3416                         p);
3417         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 8);
3418
3419         p = kzalloc(512, GFP_KERNEL);
3420         kfree(p);
3421         p[512] = 0xab;
3422         printk(KERN_ERR "\n3. kmalloc-512: Clobber redzone 0xab->0x%p\n\n", p);
3423         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 9);
3424 }
3425 #else
3426 static void resiliency_test(void) {};
3427 #endif
3428
3429 /*
3430  * Generate lists of code addresses where slabcache objects are allocated
3431  * and freed.
3432  */
3433
3434 struct location {
3435         unsigned long count;
3436         void *addr;
3437         long long sum_time;
3438         long min_time;
3439         long max_time;
3440         long min_pid;
3441         long max_pid;
3442         cpumask_t cpus;
3443         nodemask_t nodes;
3444 };
3445
3446 struct loc_track {
3447         unsigned long max;
3448         unsigned long count;
3449         struct location *loc;
3450 };
3451
3452 static void free_loc_track(struct loc_track *t)
3453 {
3454         if (t->max)
3455                 free_pages((unsigned long)t->loc,
3456                         get_order(sizeof(struct location) * t->max));
3457 }
3458
3459 static int alloc_loc_track(struct loc_track *t, unsigned long max, gfp_t flags)
3460 {
3461         struct location *l;
3462         int order;
3463
3464         order = get_order(sizeof(struct location) * max);
3465
3466         l = (void *)__get_free_pages(flags, order);
3467         if (!l)
3468                 return 0;
3469
3470         if (t->count) {
3471                 memcpy(l, t->loc, sizeof(struct location) * t->count);
3472                 free_loc_track(t);
3473         }
3474         t->max = max;
3475         t->loc = l;
3476         return 1;
3477 }
3478
3479 static int add_location(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
3480                                 const struct track *track)
3481 {
3482         long start, end, pos;
3483         struct location *l;
3484         void *caddr;
3485         unsigned long age = jiffies - track->when;
3486
3487         start = -1;
3488         end = t->count;
3489
3490         for ( ; ; ) {
3491                 pos = start + (end - start + 1) / 2;
3492
3493                 /*
3494                  * There is nothing at "end". If we end up there
3495                  * we need to add something to before end.
3496                  */
3497                 if (pos == end)
3498                         break;
3499
3500                 caddr = t->loc[pos].addr;
3501                 if (track->addr == caddr) {
3502
3503                         l = &t->loc[pos];
3504                         l->count++;
3505                         if (track->when) {
3506                                 l->sum_time += age;