slab: document kzfree() zeroing behavior
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / slub.c
1 /*
2  * SLUB: A slab allocator that limits cache line use instead of queuing
3  * objects in per cpu and per node lists.
4  *
5  * The allocator synchronizes using per slab locks and only
6  * uses a centralized lock to manage a pool of partial slabs.
7  *
8  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter
9  */
10
11 #include <linux/mm.h>
12 #include <linux/swap.h> /* struct reclaim_state */
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/bit_spinlock.h>
15 #include <linux/interrupt.h>
16 #include <linux/bitops.h>
17 #include <linux/slab.h>
18 #include <linux/proc_fs.h>
19 #include <linux/seq_file.h>
20 #include <trace/kmemtrace.h>
21 #include <linux/cpu.h>
22 #include <linux/cpuset.h>
23 #include <linux/mempolicy.h>
24 #include <linux/ctype.h>
25 #include <linux/debugobjects.h>
26 #include <linux/kallsyms.h>
27 #include <linux/memory.h>
28 #include <linux/math64.h>
29 #include <linux/fault-inject.h>
30
31 /*
32  * Lock order:
33  *   1. slab_lock(page)
34  *   2. slab->list_lock
35  *
36  *   The slab_lock protects operations on the object of a particular
37  *   slab and its metadata in the page struct. If the slab lock
38  *   has been taken then no allocations nor frees can be performed
39  *   on the objects in the slab nor can the slab be added or removed
40  *   from the partial or full lists since this would mean modifying
41  *   the page_struct of the slab.
42  *
43  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
44  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
45  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
46  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
47  *   modified without taking the list lock).
48  *
49  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
50  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
51  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
52  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
53  *   the list lock.
54  *
55  *   The lock order is sometimes inverted when we are trying to get a slab
56  *   off a list. We take the list_lock and then look for a page on the list
57  *   to use. While we do that objects in the slabs may be freed. We can
58  *   only operate on the slab if we have also taken the slab_lock. So we use
59  *   a slab_trylock() on the slab. If trylock was successful then no frees
60  *   can occur anymore and we can use the slab for allocations etc. If the
61  *   slab_trylock() does not succeed then frees are in progress in the slab and
62  *   we must stay away from it for a while since we may cause a bouncing
63  *   cacheline if we try to acquire the lock. So go onto the next slab.
64  *   If all pages are busy then we may allocate a new slab instead of reusing
65  *   a partial slab. A new slab has noone operating on it and thus there is
66  *   no danger of cacheline contention.
67  *
68  *   Interrupts are disabled during allocation and deallocation in order to
69  *   make the slab allocator safe to use in the context of an irq. In addition
70  *   interrupts are disabled to ensure that the processor does not change
71  *   while handling per_cpu slabs, due to kernel preemption.
72  *
73  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
74  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
75  *
76  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
77  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
78  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
79  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
80  * cannot scan all objects.
81  *
82  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
83  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
84  * fast frees and allocs.
85  *
86  * Overloading of page flags that are otherwise used for LRU management.
87  *
88  * PageActive           The slab is frozen and exempt from list processing.
89  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
90  *                      such as satisfying allocations for a specific
91  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
92  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
93  *                      list operations. It is up to the processor holding
94  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
95  *                      when the slab is no longer needed.
96  *
97  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
98  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
99  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
100  *                      freelist that allows lockless access to
101  *                      free objects in addition to the regular freelist
102  *                      that requires the slab lock.
103  *
104  * PageError            Slab requires special handling due to debug
105  *                      options set. This moves slab handling out of
106  *                      the fast path and disables lockless freelists.
107  */
108
109 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
110 #define SLABDEBUG 1
111 #else
112 #define SLABDEBUG 0
113 #endif
114
115 /*
116  * Issues still to be resolved:
117  *
118  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
119  *
120  * - Variable sizing of the per node arrays
121  */
122
123 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
124 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
125
126 /*
127  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
128  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
129  */
130 #define MIN_PARTIAL 5
131
132 /*
133  * Maximum number of desirable partial slabs.
134  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
135  * sort the partial list by the number of objects in the.
136  */
137 #define MAX_PARTIAL 10
138
139 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | \
140                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
141
142 /*
143  * Set of flags that will prevent slab merging
144  */
145 #define SLUB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
146                 SLAB_TRACE | SLAB_DESTROY_BY_RCU)
147
148 #define SLUB_MERGE_SAME (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | \
149                 SLAB_CACHE_DMA)
150
151 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
152 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
153 #endif
154
155 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
156 #define ARCH_SLAB_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
157 #endif
158
159 #define OO_SHIFT        16
160 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
161 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       65535 /* since page.objects is u16 */
162
163 /* Internal SLUB flags */
164 #define __OBJECT_POISON         0x80000000 /* Poison object */
165 #define __SYSFS_ADD_DEFERRED    0x40000000 /* Not yet visible via sysfs */
166
167 static int kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
168
169 #ifdef CONFIG_SMP
170 static struct notifier_block slab_notifier;
171 #endif
172
173 static enum {
174         DOWN,           /* No slab functionality available */
175         PARTIAL,        /* kmem_cache_open() works but kmalloc does not */
176         UP,             /* Everything works but does not show up in sysfs */
177         SYSFS           /* Sysfs up */
178 } slab_state = DOWN;
179
180 /* A list of all slab caches on the system */
181 static DECLARE_RWSEM(slub_lock);
182 static LIST_HEAD(slab_caches);
183
184 /*
185  * Tracking user of a slab.
186  */
187 struct track {
188         unsigned long addr;     /* Called from address */
189         int cpu;                /* Was running on cpu */
190         int pid;                /* Pid context */
191         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
192 };
193
194 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
195
196 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
197 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
198 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
199 static void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *);
200
201 #else
202 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
203 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
204                                                         { return 0; }
205 static inline void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s)
206 {
207         kfree(s);
208 }
209
210 #endif
211
212 static inline void stat(struct kmem_cache_cpu *c, enum stat_item si)
213 {
214 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
215         c->stat[si]++;
216 #endif
217 }
218
219 /********************************************************************
220  *                      Core slab cache functions
221  *******************************************************************/
222
223 int slab_is_available(void)
224 {
225         return slab_state >= UP;
226 }
227
228 static inline struct kmem_cache_node *get_node(struct kmem_cache *s, int node)
229 {
230 #ifdef CONFIG_NUMA
231         return s->node[node];
232 #else
233         return &s->local_node;
234 #endif
235 }
236
237 static inline struct kmem_cache_cpu *get_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
238 {
239 #ifdef CONFIG_SMP
240         return s->cpu_slab[cpu];
241 #else
242         return &s->cpu_slab;
243 #endif
244 }
245
246 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
247 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
248                                 struct page *page, const void *object)
249 {
250         void *base;
251
252         if (!object)
253                 return 1;
254
255         base = page_address(page);
256         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
257                 (object - base) % s->size) {
258                 return 0;
259         }
260
261         return 1;
262 }
263
264 /*
265  * Slow version of get and set free pointer.
266  *
267  * This version requires touching the cache lines of kmem_cache which
268  * we avoid to do in the fast alloc free paths. There we obtain the offset
269  * from the page struct.
270  */
271 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
272 {
273         return *(void **)(object + s->offset);
274 }
275
276 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
277 {
278         *(void **)(object + s->offset) = fp;
279 }
280
281 /* Loop over all objects in a slab */
282 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
283         for (__p = (__addr); __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size;\
284                         __p += (__s)->size)
285
286 /* Scan freelist */
287 #define for_each_free_object(__p, __s, __free) \
288         for (__p = (__free); __p; __p = get_freepointer((__s), __p))
289
290 /* Determine object index from a given position */
291 static inline int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
292 {
293         return (p - addr) / s->size;
294 }
295
296 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(int order,
297                                                 unsigned long size)
298 {
299         struct kmem_cache_order_objects x = {
300                 (order << OO_SHIFT) + (PAGE_SIZE << order) / size
301         };
302
303         return x;
304 }
305
306 static inline int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
307 {
308         return x.x >> OO_SHIFT;
309 }
310
311 static inline int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
312 {
313         return x.x & OO_MASK;
314 }
315
316 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
317 /*
318  * Debug settings:
319  */
320 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
321 static int slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
322 #else
323 static int slub_debug;
324 #endif
325
326 static char *slub_debug_slabs;
327
328 /*
329  * Object debugging
330  */
331 static void print_section(char *text, u8 *addr, unsigned int length)
332 {
333         int i, offset;
334         int newline = 1;
335         char ascii[17];
336
337         ascii[16] = 0;
338
339         for (i = 0; i < length; i++) {
340                 if (newline) {
341                         printk(KERN_ERR "%8s 0x%p: ", text, addr + i);
342                         newline = 0;
343                 }
344                 printk(KERN_CONT " %02x", addr[i]);
345                 offset = i % 16;
346                 ascii[offset] = isgraph(addr[i]) ? addr[i] : '.';
347                 if (offset == 15) {
348                         printk(KERN_CONT " %s\n", ascii);
349                         newline = 1;
350                 }
351         }
352         if (!newline) {
353                 i %= 16;
354                 while (i < 16) {
355                         printk(KERN_CONT "   ");
356                         ascii[i] = ' ';
357                         i++;
358                 }
359                 printk(KERN_CONT " %s\n", ascii);
360         }
361 }
362
363 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
364         enum track_item alloc)
365 {
366         struct track *p;
367
368         if (s->offset)
369                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
370         else
371                 p = object + s->inuse;
372
373         return p + alloc;
374 }
375
376 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
377                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
378 {
379         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
380
381         if (addr) {
382                 p->addr = addr;
383                 p->cpu = smp_processor_id();
384                 p->pid = current->pid;
385                 p->when = jiffies;
386         } else
387                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
388 }
389
390 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
391 {
392         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
393                 return;
394
395         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
396         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
397 }
398
399 static void print_track(const char *s, struct track *t)
400 {
401         if (!t->addr)
402                 return;
403
404         printk(KERN_ERR "INFO: %s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
405                 s, (void *)t->addr, jiffies - t->when, t->cpu, t->pid);
406 }
407
408 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
409 {
410         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
411                 return;
412
413         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC));
414         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE));
415 }
416
417 static void print_page_info(struct page *page)
418 {
419         printk(KERN_ERR "INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
420                 page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
421
422 }
423
424 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
425 {
426         va_list args;
427         char buf[100];
428
429         va_start(args, fmt);
430         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
431         va_end(args);
432         printk(KERN_ERR "========================================"
433                         "=====================================\n");
434         printk(KERN_ERR "BUG %s: %s\n", s->name, buf);
435         printk(KERN_ERR "----------------------------------------"
436                         "-------------------------------------\n\n");
437 }
438
439 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
440 {
441         va_list args;
442         char buf[100];
443
444         va_start(args, fmt);
445         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
446         va_end(args);
447         printk(KERN_ERR "FIX %s: %s\n", s->name, buf);
448 }
449
450 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
451 {
452         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
453         u8 *addr = page_address(page);
454
455         print_tracking(s, p);
456
457         print_page_info(page);
458
459         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
460                         p, p - addr, get_freepointer(s, p));
461
462         if (p > addr + 16)
463                 print_section("Bytes b4", p - 16, 16);
464
465         print_section("Object", p, min_t(unsigned long, s->objsize, PAGE_SIZE));
466
467         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
468                 print_section("Redzone", p + s->objsize,
469                         s->inuse - s->objsize);
470
471         if (s->offset)
472                 off = s->offset + sizeof(void *);
473         else
474                 off = s->inuse;
475
476         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
477                 off += 2 * sizeof(struct track);
478
479         if (off != s->size)
480                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
481                 print_section("Padding", p + off, s->size - off);
482
483         dump_stack();
484 }
485
486 static void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
487                         u8 *object, char *reason)
488 {
489         slab_bug(s, "%s", reason);
490         print_trailer(s, page, object);
491 }
492
493 static void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page, char *fmt, ...)
494 {
495         va_list args;
496         char buf[100];
497
498         va_start(args, fmt);
499         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
500         va_end(args);
501         slab_bug(s, "%s", buf);
502         print_page_info(page);
503         dump_stack();
504 }
505
506 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, int active)
507 {
508         u8 *p = object;
509
510         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
511                 memset(p, POISON_FREE, s->objsize - 1);
512                 p[s->objsize - 1] = POISON_END;
513         }
514
515         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
516                 memset(p + s->objsize,
517                         active ? SLUB_RED_ACTIVE : SLUB_RED_INACTIVE,
518                         s->inuse - s->objsize);
519 }
520
521 static u8 *check_bytes(u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
522 {
523         while (bytes) {
524                 if (*start != (u8)value)
525                         return start;
526                 start++;
527                 bytes--;
528         }
529         return NULL;
530 }
531
532 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
533                                                 void *from, void *to)
534 {
535         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
536         memset(from, data, to - from);
537 }
538
539 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
540                         u8 *object, char *what,
541                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
542 {
543         u8 *fault;
544         u8 *end;
545
546         fault = check_bytes(start, value, bytes);
547         if (!fault)
548                 return 1;
549
550         end = start + bytes;
551         while (end > fault && end[-1] == value)
552                 end--;
553
554         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
555         printk(KERN_ERR "INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
556                                         fault, end - 1, fault[0], value);
557         print_trailer(s, page, object);
558
559         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
560         return 0;
561 }
562
563 /*
564  * Object layout:
565  *
566  * object address
567  *      Bytes of the object to be managed.
568  *      If the freepointer may overlay the object then the free
569  *      pointer is the first word of the object.
570  *
571  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
572  *      0xa5 (POISON_END)
573  *
574  * object + s->objsize
575  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
576  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
577  *      objsize == inuse.
578  *
579  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
580  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
581  *
582  * object + s->inuse
583  *      Meta data starts here.
584  *
585  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
586  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
587  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
588  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
589  *              before the word boundary.
590  *
591  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
592  *
593  * object + s->size
594  *      Nothing is used beyond s->size.
595  *
596  * If slabcaches are merged then the objsize and inuse boundaries are mostly
597  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
598  * may be used with merged slabcaches.
599  */
600
601 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
602 {
603         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
604
605         if (s->offset)
606                 /* Freepointer is placed after the object. */
607                 off += sizeof(void *);
608
609         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
610                 /* We also have user information there */
611                 off += 2 * sizeof(struct track);
612
613         if (s->size == off)
614                 return 1;
615
616         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
617                                 p + off, POISON_INUSE, s->size - off);
618 }
619
620 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
621 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
622 {
623         u8 *start;
624         u8 *fault;
625         u8 *end;
626         int length;
627         int remainder;
628
629         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
630                 return 1;
631
632         start = page_address(page);
633         length = (PAGE_SIZE << compound_order(page));
634         end = start + length;
635         remainder = length % s->size;
636         if (!remainder)
637                 return 1;
638
639         fault = check_bytes(end - remainder, POISON_INUSE, remainder);
640         if (!fault)
641                 return 1;
642         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
643                 end--;
644
645         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
646         print_section("Padding", end - remainder, remainder);
647
648         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, start, end);
649         return 0;
650 }
651
652 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
653                                         void *object, int active)
654 {
655         u8 *p = object;
656         u8 *endobject = object + s->objsize;
657
658         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
659                 unsigned int red =
660                         active ? SLUB_RED_ACTIVE : SLUB_RED_INACTIVE;
661
662                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
663                         endobject, red, s->inuse - s->objsize))
664                         return 0;
665         } else {
666                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->objsize < s->inuse) {
667                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
668                                 endobject, POISON_INUSE, s->inuse - s->objsize);
669                 }
670         }
671
672         if (s->flags & SLAB_POISON) {
673                 if (!active && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
674                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
675                                         POISON_FREE, s->objsize - 1) ||
676                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
677                                 p + s->objsize - 1, POISON_END, 1)))
678                         return 0;
679                 /*
680                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
681                  */
682                 check_pad_bytes(s, page, p);
683         }
684
685         if (!s->offset && active)
686                 /*
687                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
688                  * freepointer while object is allocated.
689                  */
690                 return 1;
691
692         /* Check free pointer validity */
693         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
694                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
695                 /*
696                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
697                  * of the free objects in this slab. May cause
698                  * another error because the object count is now wrong.
699                  */
700                 set_freepointer(s, p, NULL);
701                 return 0;
702         }
703         return 1;
704 }
705
706 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
707 {
708         int maxobj;
709
710         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
711
712         if (!PageSlab(page)) {
713                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
714                 return 0;
715         }
716
717         maxobj = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) / s->size;
718         if (page->objects > maxobj) {
719                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
720                         s->name, page->objects, maxobj);
721                 return 0;
722         }
723         if (page->inuse > page->objects) {
724                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
725                         s->name, page->inuse, page->objects);
726                 return 0;
727         }
728         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
729         slab_pad_check(s, page);
730         return 1;
731 }
732
733 /*
734  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
735  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
736  */
737 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
738 {
739         int nr = 0;
740         void *fp = page->freelist;
741         void *object = NULL;
742         unsigned long max_objects;
743
744         while (fp && nr <= page->objects) {
745                 if (fp == search)
746                         return 1;
747                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
748                         if (object) {
749                                 object_err(s, page, object,
750                                         "Freechain corrupt");
751                                 set_freepointer(s, object, NULL);
752                                 break;
753                         } else {
754                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
755                                 page->freelist = NULL;
756                                 page->inuse = page->objects;
757                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
758                                 return 0;
759                         }
760                         break;
761                 }
762                 object = fp;
763                 fp = get_freepointer(s, object);
764                 nr++;
765         }
766
767         max_objects = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) / s->size;
768         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
769                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
770
771         if (page->objects != max_objects) {
772                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but "
773                         "should be %d", page->objects, max_objects);
774                 page->objects = max_objects;
775                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
776         }
777         if (page->inuse != page->objects - nr) {
778                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but "
779                         "counted were %d", page->inuse, page->objects - nr);
780                 page->inuse = page->objects - nr;
781                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
782         }
783         return search == NULL;
784 }
785
786 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
787                                                                 int alloc)
788 {
789         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
790                 printk(KERN_INFO "TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
791                         s->name,
792                         alloc ? "alloc" : "free",
793                         object, page->inuse,
794                         page->freelist);
795
796                 if (!alloc)
797                         print_section("Object", (void *)object, s->objsize);
798
799                 dump_stack();
800         }
801 }
802
803 /*
804  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
805  */
806 static void add_full(struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
807 {
808         spin_lock(&n->list_lock);
809         list_add(&page->lru, &n->full);
810         spin_unlock(&n->list_lock);
811 }
812
813 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page)
814 {
815         struct kmem_cache_node *n;
816
817         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
818                 return;
819
820         n = get_node(s, page_to_nid(page));
821
822         spin_lock(&n->list_lock);
823         list_del(&page->lru);
824         spin_unlock(&n->list_lock);
825 }
826
827 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
828 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
829 {
830         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
831
832         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
833 }
834
835 static inline 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, unsigned long 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, unsigned long 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, unsigned long addr) { return 0; }
1034
1035 static inline int free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1036         struct page *page, void *object, unsigned long 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         if (current->reclaim_state)
1175                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1176         __free_pages(page, order);
1177 }
1178
1179 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1180 {
1181         struct page *page;
1182
1183         page = container_of((struct list_head *)h, struct page, lru);
1184         __free_slab(page->slab, page);
1185 }
1186
1187 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1188 {
1189         if (unlikely(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1190                 /*
1191                  * RCU free overloads the RCU head over the LRU
1192                  */
1193                 struct rcu_head *head = (void *)&page->lru;
1194
1195                 call_rcu(head, rcu_free_slab);
1196         } else
1197                 __free_slab(s, page);
1198 }
1199
1200 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1201 {
1202         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1203         free_slab(s, page);
1204 }
1205
1206 /*
1207  * Per slab locking using the pagelock
1208  */
1209 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
1210 {
1211         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
1212 }
1213
1214 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
1215 {
1216         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
1217 }
1218
1219 static __always_inline int slab_trylock(struct page *page)
1220 {
1221         int rc = 1;
1222
1223         rc = bit_spin_trylock(PG_locked, &page->flags);
1224         return rc;
1225 }
1226
1227 /*
1228  * Management of partially allocated slabs
1229  */
1230 static void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1231                                 struct page *page, int tail)
1232 {
1233         spin_lock(&n->list_lock);
1234         n->nr_partial++;
1235         if (tail)
1236                 list_add_tail(&page->lru, &n->partial);
1237         else
1238                 list_add(&page->lru, &n->partial);
1239         spin_unlock(&n->list_lock);
1240 }
1241
1242 static void remove_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1243 {
1244         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1245
1246         spin_lock(&n->list_lock);
1247         list_del(&page->lru);
1248         n->nr_partial--;
1249         spin_unlock(&n->list_lock);
1250 }
1251
1252 /*
1253  * Lock slab and remove from the partial list.
1254  *
1255  * Must hold list_lock.
1256  */
1257 static inline int lock_and_freeze_slab(struct kmem_cache_node *n,
1258                                                         struct page *page)
1259 {
1260         if (slab_trylock(page)) {
1261                 list_del(&page->lru);
1262                 n->nr_partial--;
1263                 __SetPageSlubFrozen(page);
1264                 return 1;
1265         }
1266         return 0;
1267 }
1268
1269 /*
1270  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1271  */
1272 static struct page *get_partial_node(struct kmem_cache_node *n)
1273 {
1274         struct page *page;
1275
1276         /*
1277          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1278          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1279          * partial slab and there is none available then get_partials()
1280          * will return NULL.
1281          */
1282         if (!n || !n->nr_partial)
1283                 return NULL;
1284
1285         spin_lock(&n->list_lock);
1286         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
1287                 if (lock_and_freeze_slab(n, page))
1288                         goto out;
1289         page = NULL;
1290 out:
1291         spin_unlock(&n->list_lock);
1292         return page;
1293 }
1294
1295 /*
1296  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1297  */
1298 static struct page *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
1299 {
1300 #ifdef CONFIG_NUMA
1301         struct zonelist *zonelist;
1302         struct zoneref *z;
1303         struct zone *zone;
1304         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1305         struct page *page;
1306
1307         /*
1308          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1309          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1310          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1311          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1312          *
1313          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1314          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1315          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1316          * from other nodes and filled up.
1317          *
1318          * If /sys/kernel/slab/xx/defrag_ratio is set to 100 (which makes
1319          * defrag_ratio = 1000) then every (well almost) allocation will
1320          * first attempt to defrag slab caches on other nodes. This means
1321          * scanning over all nodes to look for partial slabs which may be
1322          * expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1323          * with available objects.
1324          */
1325         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1326                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1327                 return NULL;
1328
1329         zonelist = node_zonelist(slab_node(current->mempolicy), flags);
1330         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1331                 struct kmem_cache_node *n;
1332
1333                 n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1334
1335                 if (n && cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
1336                                 n->nr_partial > s->min_partial) {
1337                         page = get_partial_node(n);
1338                         if (page)
1339                                 return page;
1340                 }
1341         }
1342 #endif
1343         return NULL;
1344 }
1345
1346 /*
1347  * Get a partial page, lock it and return it.
1348  */
1349 static struct page *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1350 {
1351         struct page *page;
1352         int searchnode = (node == -1) ? numa_node_id() : node;
1353
1354         page = get_partial_node(get_node(s, searchnode));
1355         if (page || (flags & __GFP_THISNODE))
1356                 return page;
1357
1358         return get_any_partial(s, flags);
1359 }
1360
1361 /*
1362  * Move a page back to the lists.
1363  *
1364  * Must be called with the slab lock held.
1365  *
1366  * On exit the slab lock will have been dropped.
1367  */
1368 static void unfreeze_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page, int tail)
1369 {
1370         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1371         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1372
1373         __ClearPageSlubFrozen(page);
1374         if (page->inuse) {
1375
1376                 if (page->freelist) {
1377                         add_partial(n, page, tail);
1378                         stat(c, tail ? DEACTIVATE_TO_TAIL : DEACTIVATE_TO_HEAD);
1379                 } else {
1380                         stat(c, DEACTIVATE_FULL);
1381                         if (SLABDEBUG && PageSlubDebug(page) &&
1382                                                 (s->flags & SLAB_STORE_USER))
1383                                 add_full(n, page);
1384                 }
1385                 slab_unlock(page);
1386         } else {
1387                 stat(c, DEACTIVATE_EMPTY);
1388                 if (n->nr_partial < s->min_partial) {
1389                         /*
1390                          * Adding an empty slab to the partial slabs in order
1391                          * to avoid page allocator overhead. This slab needs
1392                          * to come after the other slabs with objects in
1393                          * so that the others get filled first. That way the
1394                          * size of the partial list stays small.
1395                          *
1396                          * kmem_cache_shrink can reclaim any empty slabs from
1397                          * the partial list.
1398                          */
1399                         add_partial(n, page, 1);
1400                         slab_unlock(page);
1401                 } else {
1402                         slab_unlock(page);
1403                         stat(get_cpu_slab(s, raw_smp_processor_id()), FREE_SLAB);
1404                         discard_slab(s, page);
1405                 }
1406         }
1407 }
1408
1409 /*
1410  * Remove the cpu slab
1411  */
1412 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1413 {
1414         struct page *page = c->page;
1415         int tail = 1;
1416
1417         if (page->freelist)
1418                 stat(c, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
1419         /*
1420          * Merge cpu freelist into slab freelist. Typically we get here
1421          * because both freelists are empty. So this is unlikely
1422          * to occur.
1423          */
1424         while (unlikely(c->freelist)) {
1425                 void **object;
1426
1427                 tail = 0;       /* Hot objects. Put the slab first */
1428
1429                 /* Retrieve object from cpu_freelist */
1430                 object = c->freelist;
1431                 c->freelist = c->freelist[c->offset];
1432
1433                 /* And put onto the regular freelist */
1434                 object[c->offset] = page->freelist;
1435                 page->freelist = object;
1436                 page->inuse--;
1437         }
1438         c->page = NULL;
1439         unfreeze_slab(s, page, tail);
1440 }
1441
1442 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1443 {
1444         stat(c, CPUSLAB_FLUSH);
1445         slab_lock(c->page);
1446         deactivate_slab(s, c);
1447 }
1448
1449 /*
1450  * Flush cpu slab.
1451  *
1452  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
1453  */
1454 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
1455 {
1456         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
1457
1458         if (likely(c && c->page))
1459                 flush_slab(s, c);
1460 }
1461
1462 static void flush_cpu_slab(void *d)
1463 {
1464         struct kmem_cache *s = d;
1465
1466         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1467 }
1468
1469 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
1470 {
1471         on_each_cpu(flush_cpu_slab, s, 1);
1472 }
1473
1474 /*
1475  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
1476  * locality expectations.
1477  */
1478 static inline int node_match(struct kmem_cache_cpu *c, int node)
1479 {
1480 #ifdef CONFIG_NUMA
1481         if (node != -1 && c->node != node)
1482                 return 0;
1483 #endif
1484         return 1;
1485 }
1486
1487 /*
1488  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
1489  * debugging duties.
1490  *
1491  * Interrupts are disabled.
1492  *
1493  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
1494  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
1495  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
1496  *
1497  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
1498  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
1499  * rest of the freelist to the lockless freelist.
1500  *
1501  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
1502  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
1503  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
1504  */
1505 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
1506                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
1507 {
1508         void **object;
1509         struct page *new;
1510
1511         /* We handle __GFP_ZERO in the caller */
1512         gfpflags &= ~__GFP_ZERO;
1513
1514         if (!c->page)
1515                 goto new_slab;
1516
1517         slab_lock(c->page);
1518         if (unlikely(!node_match(c, node)))
1519                 goto another_slab;
1520
1521         stat(c, ALLOC_REFILL);
1522
1523 load_freelist:
1524         object = c->page->freelist;
1525         if (unlikely(!object))
1526                 goto another_slab;
1527         if (unlikely(SLABDEBUG && PageSlubDebug(c->page)))
1528                 goto debug;
1529
1530         c->freelist = object[c->offset];
1531         c->page->inuse = c->page->objects;
1532         c->page->freelist = NULL;
1533         c->node = page_to_nid(c->page);
1534 unlock_out:
1535         slab_unlock(c->page);
1536         stat(c, ALLOC_SLOWPATH);
1537         return object;
1538
1539 another_slab:
1540         deactivate_slab(s, c);
1541
1542 new_slab:
1543         new = get_partial(s, gfpflags, node);
1544         if (new) {
1545                 c->page = new;
1546                 stat(c, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1547                 goto load_freelist;
1548         }
1549
1550         if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1551                 local_irq_enable();
1552
1553         new = new_slab(s, gfpflags, node);
1554
1555         if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1556                 local_irq_disable();
1557
1558         if (new) {
1559                 c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1560                 stat(c, ALLOC_SLAB);
1561                 if (c->page)
1562                         flush_slab(s, c);
1563                 slab_lock(new);
1564                 __SetPageSlubFrozen(new);
1565                 c->page = new;
1566                 goto load_freelist;
1567         }
1568         return NULL;
1569 debug:
1570         if (!alloc_debug_processing(s, c->page, object, addr))
1571                 goto another_slab;
1572
1573         c->page->inuse++;
1574         c->page->freelist = object[c->offset];
1575         c->node = -1;
1576         goto unlock_out;
1577 }
1578
1579 /*
1580  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
1581  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
1582  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
1583  *
1584  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
1585  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
1586  *
1587  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
1588  */
1589 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
1590                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
1591 {
1592         void **object;
1593         struct kmem_cache_cpu *c;
1594         unsigned long flags;
1595         unsigned int objsize;
1596
1597         lockdep_trace_alloc(gfpflags);
1598         might_sleep_if(gfpflags & __GFP_WAIT);
1599
1600         if (should_failslab(s->objsize, gfpflags))
1601                 return NULL;
1602
1603         local_irq_save(flags);
1604         c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1605         objsize = c->objsize;
1606         if (unlikely(!c->freelist || !node_match(c, node)))
1607
1608                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
1609
1610         else {
1611                 object = c->freelist;
1612                 c->freelist = object[c->offset];
1613                 stat(c, ALLOC_FASTPATH);
1614         }
1615         local_irq_restore(flags);
1616
1617         if (unlikely((gfpflags & __GFP_ZERO) && object))
1618                 memset(object, 0, objsize);
1619
1620         return object;
1621 }
1622
1623 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1624 {
1625         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, -1, _RET_IP_);
1626
1627         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->objsize, s->size, gfpflags);
1628
1629         return ret;
1630 }
1631 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1632
1633 #ifdef CONFIG_KMEMTRACE
1634 void *kmem_cache_alloc_notrace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1635 {
1636         return slab_alloc(s, gfpflags, -1, _RET_IP_);
1637 }
1638 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_notrace);
1639 #endif
1640
1641 #ifdef CONFIG_NUMA
1642 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
1643 {
1644         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
1645
1646         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
1647                                     s->objsize, s->size, gfpflags, node);
1648
1649         return ret;
1650 }
1651 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
1652 #endif
1653
1654 #ifdef CONFIG_KMEMTRACE
1655 void *kmem_cache_alloc_node_notrace(struct kmem_cache *s,
1656                                     gfp_t gfpflags,
1657                                     int node)
1658 {
1659         return slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
1660 }
1661 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_notrace);
1662 #endif
1663
1664 /*
1665  * Slow patch handling. This may still be called frequently since objects
1666  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
1667  *
1668  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
1669  * lock and free the item. If there is no additional partial page
1670  * handling required then we can return immediately.
1671  */
1672 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1673                         void *x, unsigned long addr, unsigned int offset)
1674 {
1675         void *prior;
1676         void **object = (void *)x;
1677         struct kmem_cache_cpu *c;
1678
1679         c = get_cpu_slab(s, raw_smp_processor_id());
1680         stat(c, FREE_SLOWPATH);
1681         slab_lock(page);
1682
1683         if (unlikely(SLABDEBUG && PageSlubDebug(page)))
1684                 goto debug;
1685
1686 checks_ok:
1687         prior = object[offset] = page->freelist;
1688         page->freelist = object;
1689         page->inuse--;
1690
1691         if (unlikely(PageSlubFrozen(page))) {
1692                 stat(c, FREE_FROZEN);
1693                 goto out_unlock;
1694         }
1695
1696         if (unlikely(!page->inuse))
1697                 goto slab_empty;
1698
1699         /*
1700          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
1701          * then add it.
1702          */
1703         if (unlikely(!prior)) {
1704                 add_partial(get_node(s, page_to_nid(page)), page, 1);
1705                 stat(c, FREE_ADD_PARTIAL);
1706         }
1707
1708 out_unlock:
1709         slab_unlock(page);
1710         return;
1711
1712 slab_empty:
1713         if (prior) {
1714                 /*
1715                  * Slab still on the partial list.
1716                  */
1717                 remove_partial(s, page);
1718                 stat(c, FREE_REMOVE_PARTIAL);
1719         }
1720         slab_unlock(page);
1721         stat(c, FREE_SLAB);
1722         discard_slab(s, page);
1723         return;
1724
1725 debug:
1726         if (!free_debug_processing(s, page, x, addr))
1727                 goto out_unlock;
1728         goto checks_ok;
1729 }
1730
1731 /*
1732  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
1733  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
1734  *
1735  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
1736  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
1737  * the item before.
1738  *
1739  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
1740  * with all sorts of special processing.
1741  */
1742 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s,
1743                         struct page *page, void *x, unsigned long addr)
1744 {
1745         void **object = (void *)x;
1746         struct kmem_cache_cpu *c;
1747         unsigned long flags;
1748
1749         local_irq_save(flags);
1750         c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1751         debug_check_no_locks_freed(object, c->objsize);
1752         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1753                 debug_check_no_obj_freed(object, c->objsize);
1754         if (likely(page == c->page && c->node >= 0)) {
1755                 object[c->offset] = c->freelist;
1756                 c->freelist = object;
1757                 stat(c, FREE_FASTPATH);
1758         } else
1759                 __slab_free(s, page, x, addr, c->offset);
1760
1761         local_irq_restore(flags);
1762 }
1763
1764 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
1765 {
1766         struct page *page;
1767
1768         page = virt_to_head_page(x);
1769
1770         slab_free(s, page, x, _RET_IP_);
1771
1772         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
1773 }
1774 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
1775
1776 /* Figure out on which slab page the object resides */
1777 static struct page *get_object_page(const void *x)
1778 {
1779         struct page *page = virt_to_head_page(x);
1780
1781         if (!PageSlab(page))
1782                 return NULL;
1783
1784         return page;
1785 }
1786
1787 /*
1788  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
1789  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
1790  * get the required alignment by putting one properly sized object after
1791  * another.
1792  *
1793  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
1794  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
1795  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
1796  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
1797  * locking overhead.
1798  */
1799
1800 /*
1801  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
1802  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
1803  * and increases the number of allocations possible without having to
1804  * take the list_lock.
1805  */
1806 static int slub_min_order;
1807 static int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
1808 static int slub_min_objects;
1809
1810 /*
1811  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
1812  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
1813  */
1814 static int slub_nomerge;
1815
1816 /*
1817  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
1818  *
1819  * The order of allocation has significant impact on performance and other
1820  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
1821  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
1822  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
1823  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
1824  * would be wasted.
1825  *
1826  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
1827  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
1828  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
1829  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
1830  *
1831  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
1832  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
1833  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
1834  * of space in favor of a small page order.
1835  *
1836  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
1837  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
1838  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
1839  * the smallest order which will fit the object.
1840  */
1841 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
1842                                 int max_order, int fract_leftover)
1843 {
1844         int order;
1845         int rem;
1846         int min_order = slub_min_order;
1847
1848         if ((PAGE_SIZE << min_order) / size > MAX_OBJS_PER_PAGE)
1849                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
1850
1851         for (order = max(min_order,
1852                                 fls(min_objects * size - 1) - PAGE_SHIFT);
1853                         order <= max_order; order++) {
1854
1855                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
1856
1857                 if (slab_size < min_objects * size)
1858                         continue;
1859
1860                 rem = slab_size % size;
1861
1862                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
1863                         break;
1864
1865         }
1866
1867         return order;
1868 }
1869
1870 static inline int calculate_order(int size)
1871 {
1872         int order;
1873         int min_objects;
1874         int fraction;
1875         int max_objects;
1876
1877         /*
1878          * Attempt to find best configuration for a slab. This
1879          * works by first attempting to generate a layout with
1880          * the best configuration and backing off gradually.
1881          *
1882          * First we reduce the acceptable waste in a slab. Then
1883          * we reduce the minimum objects required in a slab.
1884          */
1885         min_objects = slub_min_objects;
1886         if (!min_objects)
1887                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
1888         max_objects = (PAGE_SIZE << slub_max_order)/size;
1889         min_objects = min(min_objects, max_objects);
1890
1891         while (min_objects > 1) {
1892                 fraction = 16;
1893                 while (fraction >= 4) {
1894                         order = slab_order(size, min_objects,
1895                                                 slub_max_order, fraction);
1896                         if (order <= slub_max_order)
1897                                 return order;
1898                         fraction /= 2;
1899                 }
1900                 min_objects --;
1901         }
1902
1903         /*
1904          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
1905          * lets see if we can place a single object there.
1906          */
1907         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1);
1908         if (order <= slub_max_order)
1909                 return order;
1910
1911         /*
1912          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
1913          */
1914         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1);
1915         if (order < MAX_ORDER)
1916                 return order;
1917         return -ENOSYS;
1918 }
1919
1920 /*
1921  * Figure out what the alignment of the objects will be.
1922  */
1923 static unsigned long calculate_alignment(unsigned long flags,
1924                 unsigned long align, unsigned long size)
1925 {
1926         /*
1927          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
1928          * suggestion if the object is sufficiently large.
1929          *
1930          * The hardware cache alignment cannot override the specified
1931          * alignment though. If that is greater then use it.
1932          */
1933         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
1934                 unsigned long ralign = cache_line_size();
1935                 while (size <= ralign / 2)
1936                         ralign /= 2;
1937                 align = max(align, ralign);
1938         }
1939
1940         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
1941                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
1942
1943         return ALIGN(align, sizeof(void *));
1944 }
1945
1946 static void init_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache *s,
1947                         struct kmem_cache_cpu *c)
1948 {
1949         c->page = NULL;
1950         c->freelist = NULL;
1951         c->node = 0;
1952         c->offset = s->offset / sizeof(void *);
1953         c->objsize = s->objsize;
1954 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
1955         memset(c->stat, 0, NR_SLUB_STAT_ITEMS * sizeof(unsigned));
1956 #endif
1957 }
1958
1959 static void
1960 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n, struct kmem_cache *s)
1961 {
1962         n->nr_partial = 0;
1963         spin_lock_init(&n->list_lock);
1964         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
1965 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
1966         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
1967         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
1968         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
1969 #endif
1970 }
1971
1972 #ifdef CONFIG_SMP
1973 /*
1974  * Per cpu array for per cpu structures.
1975  *
1976  * The per cpu array places all kmem_cache_cpu structures from one processor
1977  * close together meaning that it becomes possible that multiple per cpu
1978  * structures are contained in one cacheline. This may be particularly
1979  * beneficial for the kmalloc caches.
1980  *
1981  * A desktop system typically has around 60-80 slabs. With 100 here we are
1982  * likely able to get per cpu structures for all caches from the array defined
1983  * here. We must be able to cover all kmalloc caches during bootstrap.
1984  *
1985  * If the per cpu array is exhausted then fall back to kmalloc
1986  * of individual cachelines. No sharing is possible then.
1987  */
1988 #define NR_KMEM_CACHE_CPU 100
1989
1990 static DEFINE_PER_CPU(struct kmem_cache_cpu,
1991                                 kmem_cache_cpu)[NR_KMEM_CACHE_CPU];
1992
1993 static DEFINE_PER_CPU(struct kmem_cache_cpu *, kmem_cache_cpu_free);
1994 static DECLARE_BITMAP(kmem_cach_cpu_free_init_once, CONFIG_NR_CPUS);
1995
1996 static struct kmem_cache_cpu *alloc_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache *s,
1997                                                         int cpu, gfp_t flags)
1998 {
1999         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu);
2000
2001         if (c)
2002                 per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu) =
2003                                 (void *)c->freelist;
2004         else {
2005                 /* Table overflow: So allocate ourselves */
2006                 c = kmalloc_node(
2007                         ALIGN(sizeof(struct kmem_cache_cpu), cache_line_size()),
2008                         flags, cpu_to_node(cpu));
2009                 if (!c)
2010                         return NULL;
2011         }
2012
2013         init_kmem_cache_cpu(s, c);
2014         return c;
2015 }
2016
2017 static void free_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache_cpu *c, int cpu)
2018 {
2019         if (c < per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu) ||
2020                         c >= per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu) + NR_KMEM_CACHE_CPU) {
2021                 kfree(c);
2022                 return;
2023         }
2024         c->freelist = (void *)per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu);
2025         per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu) = c;
2026 }
2027
2028 static void free_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2029 {
2030         int cpu;
2031
2032         for_each_online_cpu(cpu) {
2033                 struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
2034
2035                 if (c) {
2036                         s->cpu_slab[cpu] = NULL;
2037                         free_kmem_cache_cpu(c, cpu);
2038                 }
2039         }
2040 }
2041
2042 static int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
2043 {
2044         int cpu;
2045
2046         for_each_online_cpu(cpu) {
2047                 struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
2048
2049                 if (c)
2050                         continue;
2051
2052                 c = alloc_kmem_cache_cpu(s, cpu, flags);
2053                 if (!c) {
2054                         free_kmem_cache_cpus(s);
2055                         return 0;
2056                 }
2057                 s->cpu_slab[cpu] = c;
2058         }
2059         return 1;
2060 }
2061
2062 /*
2063  * Initialize the per cpu array.
2064  */
2065 static void init_alloc_cpu_cpu(int cpu)
2066 {
2067         int i;
2068
2069         if (cpumask_test_cpu(cpu, to_cpumask(kmem_cach_cpu_free_init_once)))
2070                 return;
2071
2072         for (i = NR_KMEM_CACHE_CPU - 1; i >= 0; i--)
2073                 free_kmem_cache_cpu(&per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu)[i], cpu);
2074
2075         cpumask_set_cpu(cpu, to_cpumask(kmem_cach_cpu_free_init_once));
2076 }
2077
2078 static void __init init_alloc_cpu(void)
2079 {
2080         int cpu;
2081
2082         for_each_online_cpu(cpu)
2083                 init_alloc_cpu_cpu(cpu);
2084   }
2085
2086 #else
2087 static inline void free_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s) {}
2088 static inline void init_alloc_cpu(void) {}
2089
2090 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
2091 {
2092         init_kmem_cache_cpu(s, &s->cpu_slab);
2093         return 1;
2094 }
2095 #endif
2096
2097 #ifdef CONFIG_NUMA
2098 /*
2099  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
2100  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
2101  * possible.
2102  *
2103  * Note that this function only works on the kmalloc_node_cache
2104  * when allocating for the kmalloc_node_cache. This is used for bootstrapping
2105  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
2106  */
2107 static void early_kmem_cache_node_alloc(gfp_t gfpflags, int node)
2108 {
2109         struct page *page;
2110         struct kmem_cache_node *n;
2111         unsigned long flags;
2112
2113         BUG_ON(kmalloc_caches->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
2114
2115         page = new_slab(kmalloc_caches, gfpflags, node);
2116
2117         BUG_ON(!page);
2118         if (page_to_nid(page) != node) {
2119                 printk(KERN_ERR "SLUB: Unable to allocate memory from "
2120                                 "node %d\n", node);
2121                 printk(KERN_ERR "SLUB: Allocating a useless per node structure "
2122                                 "in order to be able to continue\n");
2123         }
2124
2125         n = page->freelist;
2126         BUG_ON(!n);
2127         page->freelist = get_freepointer(kmalloc_caches, n);
2128         page->inuse++;
2129         kmalloc_caches->node[node] = n;
2130 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2131         init_object(kmalloc_caches, n, 1);
2132         init_tracking(kmalloc_caches, n);
2133 #endif
2134         init_kmem_cache_node(n, kmalloc_caches);
2135         inc_slabs_node(kmalloc_caches, node, page->objects);
2136
2137         /*
2138          * lockdep requires consistent irq usage for each lock
2139          * so even though there cannot be a race this early in
2140          * the boot sequence, we still disable irqs.
2141          */
2142         local_irq_save(flags);
2143         add_partial(n, page, 0);
2144         local_irq_restore(flags);
2145 }
2146
2147 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2148 {
2149         int node;
2150
2151         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2152                 struct kmem_cache_node *n = s->node[node];
2153                 if (n && n != &s->local_node)
2154                         kmem_cache_free(kmalloc_caches, n);
2155                 s->node[node] = NULL;
2156         }
2157 }
2158
2159 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2160 {
2161         int node;
2162         int local_node;
2163
2164         if (slab_state >= UP)
2165                 local_node = page_to_nid(virt_to_page(s));
2166         else
2167                 local_node = 0;
2168
2169         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2170                 struct kmem_cache_node *n;
2171
2172                 if (local_node == node)
2173                         n = &s->local_node;
2174                 else {
2175                         if (slab_state == DOWN) {
2176                                 early_kmem_cache_node_alloc(gfpflags, node);
2177                                 continue;
2178                         }
2179                         n = kmem_cache_alloc_node(kmalloc_caches,
2180                                                         gfpflags, node);
2181
2182                         if (!n) {
2183                                 free_kmem_cache_nodes(s);
2184                                 return 0;
2185                         }
2186
2187                 }
2188                 s->node[node] = n;
2189                 init_kmem_cache_node(n, s);
2190         }
2191         return 1;
2192 }
2193 #else
2194 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2195 {
2196 }
2197
2198 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2199 {
2200         init_kmem_cache_node(&s->local_node, s);
2201         return 1;
2202 }
2203 #endif
2204
2205 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
2206 {
2207         if (min < MIN_PARTIAL)
2208                 min = MIN_PARTIAL;
2209         else if (min > MAX_PARTIAL)
2210                 min = MAX_PARTIAL;
2211         s->min_partial = min;
2212 }
2213
2214 /*
2215  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
2216  * a slab object.
2217  */
2218 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
2219 {
2220         unsigned long flags = s->flags;
2221         unsigned long size = s->objsize;
2222         unsigned long align = s->align;
2223         int order;
2224
2225         /*
2226          * Round up object size to the next word boundary. We can only
2227          * place the free pointer at word boundaries and this determines
2228          * the possible location of the free pointer.
2229          */
2230         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
2231
2232 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2233         /*
2234          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
2235          * the slab may touch the object after free or before allocation
2236          * then we should never poison the object itself.
2237          */
2238         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) &&
2239                         !s->ctor)
2240                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
2241         else
2242                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
2243
2244
2245         /*
2246          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
2247          * end of the object and the free pointer. If not then add an
2248          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
2249          */
2250         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->objsize)
2251                 size += sizeof(void *);
2252 #endif
2253
2254         /*
2255          * With that we have determined the number of bytes in actual use
2256          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
2257          */
2258         s->inuse = size;
2259
2260         if (((flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
2261                 s->ctor)) {
2262                 /*
2263                  * Relocate free pointer after the object if it is not
2264                  * permitted to overwrite the first word of the object on
2265                  * kmem_cache_free.
2266                  *
2267                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
2268                  * destructor or are poisoning the objects.
2269                  */
2270                 s->offset = size;
2271                 size += sizeof(void *);
2272         }
2273
2274 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2275         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2276                 /*
2277                  * Need to store information about allocs and frees after
2278                  * the object.
2279                  */
2280                 size += 2 * sizeof(struct track);
2281
2282         if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2283                 /*
2284                  * Add some empty padding so that we can catch
2285                  * overwrites from earlier objects rather than let
2286                  * tracking information or the free pointer be
2287                  * corrupted if a user writes before the start
2288                  * of the object.
2289                  */
2290                 size += sizeof(void *);
2291 #endif
2292
2293         /*
2294          * Determine the alignment based on various parameters that the
2295          * user specified and the dynamic determination of cache line size
2296          * on bootup.
2297          */
2298         align = calculate_alignment(flags, align, s->objsize);
2299
2300         /*
2301          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
2302          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
2303          * each object to conform to the alignment.
2304          */
2305         size = ALIGN(size, align);
2306         s->size = size;
2307         if (forced_order >= 0)
2308                 order = forced_order;
2309         else
2310                 order = calculate_order(size);
2311
2312         if (order < 0)
2313                 return 0;
2314
2315         s->allocflags = 0;
2316         if (order)
2317                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
2318
2319         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
2320                 s->allocflags |= SLUB_DMA;
2321
2322         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2323                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2324
2325         /*
2326          * Determine the number of objects per slab
2327          */
2328         s->oo = oo_make(order, size);
2329         s->min = oo_make(get_order(size), size);
2330         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
2331                 s->max = s->oo;
2332
2333         return !!oo_objects(s->oo);
2334
2335 }
2336
2337 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags,
2338                 const char *name, size_t size,
2339                 size_t align, unsigned long flags,
2340                 void (*ctor)(void *))
2341 {
2342         memset(s, 0, kmem_size);
2343         s->name = name;
2344         s->ctor = ctor;
2345         s->objsize = size;
2346         s->align = align;
2347         s->flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, ctor);
2348
2349         if (!calculate_sizes(s, -1))
2350                 goto error;
2351
2352         /*
2353          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
2354          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
2355          */
2356         set_min_partial(s, ilog2(s->size));
2357         s->refcount = 1;
2358 #ifdef CONFIG_NUMA
2359         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
2360 #endif
2361         if (!init_kmem_cache_nodes(s, gfpflags & ~SLUB_DMA))
2362                 goto error;
2363
2364         if (alloc_kmem_cache_cpus(s, gfpflags & ~SLUB_DMA))
2365                 return 1;
2366         free_kmem_cache_nodes(s);
2367 error:
2368         if (flags & SLAB_PANIC)
2369                 panic("Cannot create slab %s size=%lu realsize=%u "
2370                         "order=%u offset=%u flags=%lx\n",
2371                         s->name, (unsigned long)size, s->size, oo_order(s->oo),
2372                         s->offset, flags);
2373         return 0;
2374 }
2375
2376 /*
2377  * Check if a given pointer is valid
2378  */
2379 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *s, const void *object)
2380 {
2381         struct page *page;
2382
2383         page = get_object_page(object);
2384
2385         if (!page || s != page->slab)
2386                 /* No slab or wrong slab */
2387                 return 0;
2388
2389         if (!check_valid_pointer(s, page, object))
2390                 return 0;
2391
2392         /*
2393          * We could also check if the object is on the slabs freelist.
2394          * But this would be too expensive and it seems that the main
2395          * purpose of kmem_ptr_valid() is to check if the object belongs
2396          * to a certain slab.
2397          */
2398         return 1;
2399 }
2400 EXPORT_SYMBOL(kmem_ptr_validate);
2401
2402 /*
2403  * Determine the size of a slab object
2404  */
2405 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
2406 {
2407         return s->objsize;
2408 }
2409 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
2410
2411 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *s)
2412 {
2413         return s->name;
2414 }
2415 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_name);
2416
2417 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2418                                                         const char *text)
2419 {
2420 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2421         void *addr = page_address(page);
2422         void *p;
2423         DECLARE_BITMAP(map, page->objects);
2424
2425         bitmap_zero(map, page->objects);
2426         slab_err(s, page, "%s", text);
2427         slab_lock(page);
2428         for_each_free_object(p, s, page->freelist)
2429                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
2430
2431         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
2432
2433                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map)) {
2434                         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu\n",
2435                                                         p, p - addr);
2436                         print_tracking(s, p);
2437                 }
2438         }
2439         slab_unlock(page);
2440 #endif
2441 }
2442
2443 /*
2444  * Attempt to free all partial slabs on a node.
2445  */
2446 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
2447 {
2448         unsigned long flags;
2449         struct page *page, *h;
2450
2451         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2452         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, lru) {
2453                 if (!page->inuse) {
2454                         list_del(&page->lru);
2455                         discard_slab(s, page);
2456                         n->nr_partial--;
2457                 } else {
2458                         list_slab_objects(s, page,
2459                                 "Objects remaining on kmem_cache_close()");
2460                 }
2461         }
2462         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2463 }
2464
2465 /*
2466  * Release all resources used by a slab cache.
2467  */
2468 static inline int kmem_cache_close(struct kmem_cache *s)
2469 {
2470         int node;
2471
2472         flush_all(s);
2473
2474         /* Attempt to free all objects */
2475         free_kmem_cache_cpus(s);
2476         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2477                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
2478
2479                 free_partial(s, n);
2480                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
2481                         return 1;
2482         }
2483         free_kmem_cache_nodes(s);
2484         return 0;
2485 }
2486
2487 /*
2488  * Close a cache and release the kmem_cache structure
2489  * (must be used for caches created using kmem_cache_create)
2490  */
2491 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
2492 {
2493         down_write(&slub_lock);
2494         s->refcount--;
2495         if (!s->refcount) {
2496                 list_del(&s->list);
2497                 up_write(&slub_lock);
2498                 if (kmem_cache_close(s)) {
2499                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: %s called for cache that "
2500                                 "still has objects.\n", s->name, __func__);
2501                         dump_stack();
2502                 }
2503                 sysfs_slab_remove(s);
2504         } else
2505                 up_write(&slub_lock);
2506 }
2507 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2508
2509 /********************************************************************
2510  *              Kmalloc subsystem
2511  *******************************************************************/
2512
2513 struct kmem_cache kmalloc_caches[SLUB_PAGE_SHIFT] __cacheline_aligned;
2514 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
2515
2516 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
2517 {
2518         get_option(&str, &slub_min_order);
2519
2520         return 1;
2521 }
2522
2523 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
2524
2525 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
2526 {
2527         get_option(&str, &slub_max_order);
2528         slub_max_order = min(slub_max_order, MAX_ORDER - 1);
2529
2530         return 1;
2531 }
2532
2533 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
2534
2535 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
2536 {
2537         get_option(&str, &slub_min_objects);
2538
2539         return 1;
2540 }
2541
2542 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
2543
2544 static int __init setup_slub_nomerge(char *str)
2545 {
2546         slub_nomerge = 1;
2547         return 1;
2548 }
2549
2550 __setup("slub_nomerge", setup_slub_nomerge);
2551
2552 static struct kmem_cache *create_kmalloc_cache(struct kmem_cache *s,
2553                 const char *name, int size, gfp_t gfp_flags)
2554 {
2555         unsigned int flags = 0;
2556
2557         if (gfp_flags & SLUB_DMA)
2558                 flags = SLAB_CACHE_DMA;
2559
2560         down_write(&slub_lock);
2561         if (!kmem_cache_open(s, gfp_flags, name, size, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
2562                                                                 flags, NULL))
2563                 goto panic;
2564
2565         list_add(&s->list, &slab_caches);
2566         up_write(&slub_lock);
2567         if (sysfs_slab_add(s))
2568                 goto panic;
2569         return s;
2570
2571 panic:
2572         panic("Creation of kmalloc slab %s size=%d failed.\n", name, size);
2573 }
2574
2575 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2576 static struct kmem_cache *kmalloc_caches_dma[SLUB_PAGE_SHIFT];
2577
2578 static void sysfs_add_func(struct work_struct *w)
2579 {
2580         struct kmem_cache *s;
2581
2582         down_write(&slub_lock);
2583         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2584                 if (s->flags & __SYSFS_ADD_DEFERRED) {
2585                         s->flags &= ~__SYSFS_ADD_DEFERRED;
2586                         sysfs_slab_add(s);
2587                 }
2588         }
2589         up_write(&slub_lock);
2590 }
2591
2592 static DECLARE_WORK(sysfs_add_work, sysfs_add_func);
2593
2594 static noinline struct kmem_cache *dma_kmalloc_cache(int index, gfp_t flags)
2595 {
2596         struct kmem_cache *s;
2597         char *text;
2598         size_t realsize;
2599
2600         s = kmalloc_caches_dma[index];
2601         if (s)
2602                 return s;
2603
2604         /* Dynamically create dma cache */
2605         if (flags & __GFP_WAIT)
2606                 down_write(&slub_lock);
2607         else {
2608                 if (!down_write_trylock(&slub_lock))
2609                         goto out;
2610         }
2611
2612         if (kmalloc_caches_dma[index])
2613                 goto unlock_out;
2614
2615         realsize = kmalloc_caches[index].objsize;
2616         text = kasprintf(flags & ~SLUB_DMA, "kmalloc_dma-%d",
2617                          (unsigned int)realsize);
2618         s = kmalloc(kmem_size, flags & ~SLUB_DMA);
2619
2620         if (!s || !text || !kmem_cache_open(s, flags, text,
2621                         realsize, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
2622                         SLAB_CACHE_DMA|__SYSFS_ADD_DEFERRED, NULL)) {
2623                 kfree(s);
2624                 kfree(text);
2625                 goto unlock_out;
2626         }
2627
2628         list_add(&s->list, &slab_caches);
2629         kmalloc_caches_dma[index] = s;
2630
2631         schedule_work(&sysfs_add_work);
2632
2633 unlock_out:
2634         up_write(&slub_lock);
2635 out:
2636         return kmalloc_caches_dma[index];
2637 }
2638 #endif
2639
2640 /*
2641  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
2642  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
2643  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
2644  * fls.
2645  */
2646 static s8 size_index[24] = {
2647         3,      /* 8 */
2648         4,      /* 16 */
2649         5,      /* 24 */
2650         5,      /* 32 */
2651         6,      /* 40 */
2652         6,      /* 48 */
2653         6,      /* 56 */
2654         6,      /* 64 */
2655         1,      /* 72 */
2656         1,      /* 80 */
2657         1,      /* 88 */
2658         1,      /* 96 */
2659         7,      /* 104 */
2660         7,      /* 112 */
2661         7,      /* 120 */
2662         7,      /* 128 */
2663         2,      /* 136 */
2664         2,      /* 144 */
2665         2,      /* 152 */
2666         2,      /* 160 */
2667         2,      /* 168 */
2668         2,      /* 176 */
2669         2,      /* 184 */
2670         2       /* 192 */
2671 };
2672
2673 static struct kmem_cache *get_slab(size_t size, gfp_t flags)
2674 {
2675         int index;
2676
2677         if (size <= 192) {
2678                 if (!size)
2679                         return ZERO_SIZE_PTR;
2680
2681                 index = size_index[(size - 1) / 8];
2682         } else
2683                 index = fls(size - 1);
2684
2685 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2686         if (unlikely((flags & SLUB_DMA)))
2687                 return dma_kmalloc_cache(index, flags);
2688
2689 #endif
2690         return &kmalloc_caches[index];
2691 }
2692
2693 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
2694 {
2695         struct kmem_cache *s;
2696         void *ret;
2697
2698         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
2699                 return kmalloc_large(size, flags);
2700
2701         s = get_slab(size, flags);
2702
2703         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2704                 return s;
2705
2706         ret = slab_alloc(s, flags, -1, _RET_IP_);
2707
2708         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
2709
2710         return ret;
2711 }
2712 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
2713
2714 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
2715 {
2716         struct page *page = alloc_pages_node(node, flags | __GFP_COMP,
2717                                                 get_order(size));
2718
2719         if (page)
2720                 return page_address(page);
2721         else
2722                 return NULL;
2723 }
2724
2725 #ifdef CONFIG_NUMA
2726 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
2727 {
2728         struct kmem_cache *s;
2729         void *ret;
2730
2731         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE)) {
2732                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
2733
2734                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2735                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
2736                                    flags, node);
2737
2738                 return ret;
2739         }
2740
2741         s = get_slab(size, flags);
2742
2743         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2744                 return s;
2745
2746         ret = slab_alloc(s, flags, node, _RET_IP_);
2747
2748         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
2749
2750         return ret;
2751 }
2752 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
2753 #endif
2754
2755 size_t ksize(const void *object)
2756 {
2757         struct page *page;
2758         struct kmem_cache *s;
2759
2760         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
2761                 return 0;
2762
2763         page = virt_to_head_page(object);
2764
2765         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
2766                 WARN_ON(!PageCompound(page));
2767                 return PAGE_SIZE << compound_order(page);
2768         }
2769         s = page->slab;
2770
2771 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2772         /*
2773          * Debugging requires use of the padding between object
2774          * and whatever may come after it.
2775          */
2776         if (s->flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON))
2777                 return s->objsize;
2778
2779 #endif
2780         /*
2781          * If we have the need to store the freelist pointer
2782          * back there or track user information then we can
2783          * only use the space before that information.
2784          */
2785         if (s->flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_STORE_USER))
2786                 return s->inuse;
2787         /*
2788          * Else we can use all the padding etc for the allocation
2789          */
2790         return s->size;
2791 }
2792 EXPORT_SYMBOL(ksize);
2793
2794 void kfree(const void *x)
2795 {
2796         struct page *page;
2797         void *object = (void *)x;
2798
2799         trace_kfree(_RET_IP_, x);
2800
2801         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
2802                 return;
2803
2804         page = virt_to_head_page(x);
2805         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
2806                 BUG_ON(!PageCompound(page));
2807                 put_page(page);
2808                 return;
2809         }
2810         slab_free(page->slab, page, object, _RET_IP_);
2811 }
2812 EXPORT_SYMBOL(kfree);
2813
2814 /*
2815  * kmem_cache_shrink removes empty slabs from the partial lists and sorts
2816  * the remaining slabs by the number of items in use. The slabs with the
2817  * most items in use come first. New allocations will then fill those up
2818  * and thus they can be removed from the partial lists.
2819  *
2820  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
2821  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
2822  * are freed in them.
2823  */
2824 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
2825 {
2826         int node;
2827         int i;
2828         struct kmem_cache_node *n;
2829         struct page *page;
2830         struct page *t;
2831         int objects = oo_objects(s->max);
2832         struct list_head *slabs_by_inuse =
2833                 kmalloc(sizeof(struct list_head) * objects, GFP_KERNEL);
2834         unsigned long flags;
2835
2836         if (!slabs_by_inuse)
2837                 return -ENOMEM;
2838
2839         flush_all(s);
2840         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2841                 n = get_node(s, node);
2842
2843                 if (!n->nr_partial)
2844                         continue;
2845
2846                 for (i = 0; i < objects; i++)
2847                         INIT_LIST_HEAD(slabs_by_inuse + i);
2848
2849                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2850
2851                 /*
2852                  * Build lists indexed by the items in use in each slab.
2853                  *
2854                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
2855                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
2856                  */
2857                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, lru) {
2858                         if (!page->inuse && slab_trylock(page)) {
2859                                 /*
2860                                  * Must hold slab lock here because slab_free
2861                                  * may have freed the last object and be
2862                                  * waiting to release the slab.
2863                                  */
2864                                 list_del(&page->lru);
2865                                 n->nr_partial--;
2866                                 slab_unlock(page);
2867                                 discard_slab(s, page);
2868                         } else {
2869                                 list_move(&page->lru,
2870                                 slabs_by_inuse + page->inuse);
2871                         }
2872                 }
2873
2874                 /*
2875                  * Rebuild the partial list with the slabs filled up most
2876                  * first and the least used slabs at the end.
2877                  */
2878                 for (i = objects - 1; i >= 0; i--)
2879                         list_splice(slabs_by_inuse + i, n->partial.prev);
2880
2881                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2882         }
2883
2884         kfree(slabs_by_inuse);
2885         return 0;
2886 }
2887 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2888
2889 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
2890 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
2891 {
2892         struct kmem_cache *s;
2893
2894         down_read(&slub_lock);
2895         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
2896                 kmem_cache_shrink(s);
2897         up_read(&slub_lock);
2898
2899         return 0;
2900 }
2901
2902 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
2903 {
2904         struct kmem_cache_node *n;
2905         struct kmem_cache *s;
2906         struct memory_notify *marg = arg;
2907         int offline_node;
2908
2909         offline_node = marg->status_change_nid;
2910
2911         /*
2912          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
2913          * for it yet.
2914          */
2915         if (offline_node < 0)
2916                 return;
2917
2918         down_read(&slub_lock);
2919         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2920                 n = get_node(s, offline_node);
2921                 if (n) {
2922                         /*
2923                          * if n->nr_slabs > 0, slabs still exist on the node
2924                          * that is going down. We were unable to free them,
2925                          * and offline_pages() function shoudn't call this
2926                          * callback. So, we must fail.
2927                          */
2928                         BUG_ON(slabs_node(s, offline_node));
2929
2930                         s->node[offline_node] = NULL;
2931                         kmem_cache_free(kmalloc_caches, n);
2932                 }
2933         }
2934         up_read(&slub_lock);
2935 }
2936
2937 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
2938 {
2939         struct kmem_cache_node *n;
2940         struct kmem_cache *s;
2941         struct memory_notify *marg = arg;
2942         int nid = marg->status_change_nid;
2943         int ret = 0;
2944
2945         /*
2946          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
2947          * already created. Nothing to do.
2948          */
2949         if (nid < 0)
2950                 return 0;
2951
2952         /*
2953          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
2954          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
2955          * online.
2956          */
2957         down_read(&slub_lock);
2958         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2959                 /*
2960                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
2961                  *      since memory is not yet available from the node that
2962                  *      is brought up.
2963                  */
2964                 n = kmem_cache_alloc(kmalloc_caches, GFP_KERNEL);
2965                 if (!n) {
2966                         ret = -ENOMEM;
2967                         goto out;
2968                 }
2969                 init_kmem_cache_node(n, s);
2970                 s->node[nid] = n;
2971         }
2972 out:
2973         up_read(&slub_lock);
2974         return ret;
2975 }
2976
2977 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
2978                                 unsigned long action, void *arg)
2979 {
2980         int ret = 0;
2981
2982         switch (action) {
2983         case MEM_GOING_ONLINE:
2984                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
2985                 break;
2986         case MEM_GOING_OFFLINE:
2987                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
2988                 break;
2989         case MEM_OFFLINE:
2990         case MEM_CANCEL_ONLINE:
2991                 slab_mem_offline_callback(arg);
2992                 break;
2993         case MEM_ONLINE:
2994         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
2995                 break;
2996         }
2997         if (ret)
2998                 ret = notifier_from_errno(ret);
2999         else
3000                 ret = NOTIFY_OK;
3001         return ret;
3002 }
3003
3004 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
3005
3006 /********************************************************************
3007  *                      Basic setup of slabs
3008  *******************************************************************/
3009
3010 void __init kmem_cache_init(void)
3011 {
3012         int i;
3013         int caches = 0;
3014
3015         init_alloc_cpu();
3016
3017 #ifdef CONFIG_NUMA
3018         /*
3019          * Must first have the slab cache available for the allocations of the
3020          * struct kmem_cache_node's. There is special bootstrap code in
3021          * kmem_cache_open for slab_state == DOWN.
3022          */
3023         create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[0], "kmem_cache_node",
3024                 sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_KERNEL);
3025         kmalloc_caches[0].refcount = -1;
3026         caches++;
3027
3028         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
3029 #endif
3030
3031         /* Able to allocate the per node structures */
3032         slab_state = PARTIAL;
3033
3034         /* Caches that are not of the two-to-the-power-of size */
3035         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64) {
3036                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[1],
3037                                 "kmalloc-96", 96, GFP_KERNEL);
3038                 caches++;
3039                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[2],
3040                                 "kmalloc-192", 192, GFP_KERNEL);
3041                 caches++;
3042         }
3043
3044         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i < SLUB_PAGE_SHIFT; i++) {
3045                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[i],
3046                         "kmalloc", 1 << i, GFP_KERNEL);
3047                 caches++;
3048         }
3049
3050
3051         /*
3052          * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
3053          * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
3054          * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
3055          *
3056          * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
3057          * handle the index determination for the smaller caches.
3058          *
3059          * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
3060          * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
3061          */
3062         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
3063                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
3064
3065         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8)
3066                 size_index[(i - 1) / 8] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
3067
3068         if (KMALLOC_MIN_SIZE == 128) {
3069                 /*
3070                  * The 192 byte sized cache is not used if the alignment
3071                  * is 128 byte. Redirect kmalloc to use the 256 byte cache
3072                  * instead.
3073                  */
3074                 for (i = 128 + 8; i <= 192; i += 8)
3075                         size_index[(i - 1) / 8] = 8;
3076         }
3077
3078         slab_state = UP;
3079
3080         /* Provide the correct kmalloc names now that the caches are up */
3081         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i < SLUB_PAGE_SHIFT; i++)
3082                 kmalloc_caches[i]. name =
3083                         kasprintf(GFP_KERNEL, "kmalloc-%d", 1 << i);
3084
3085 #ifdef CONFIG_SMP
3086         register_cpu_notifier(&slab_notifier);
3087         kmem_size = offsetof(struct kmem_cache, cpu_slab) +
3088                                 nr_cpu_ids * sizeof(struct kmem_cache_cpu *);
3089 #else
3090         kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
3091 #endif
3092
3093         printk(KERN_INFO
3094                 "SLUB: Genslabs=%d, HWalign=%d, Order=%d-%d, MinObjects=%d,"
3095                 " CPUs=%d, Nodes=%d\n",
3096                 caches, cache_line_size(),
3097                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
3098                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
3099 }
3100
3101 /*
3102  * Find a mergeable slab cache
3103  */
3104 static int slab_unmergeable(struct kmem_cache *s)
3105 {
3106         if (slub_nomerge || (s->flags & SLUB_NEVER_MERGE))
3107                 return 1;
3108
3109         if (s->ctor)
3110                 return 1;
3111
3112         /*
3113          * We may have set a slab to be unmergeable during bootstrap.
3114          */
3115         if (s->refcount < 0)
3116                 return 1;
3117
3118         return 0;
3119 }
3120
3121 static struct kmem_cache *find_mergeable(size_t size,
3122                 size_t align, unsigned long flags, const char *name,
3123                 void (*ctor)(void *))
3124 {
3125         struct kmem_cache *s;
3126
3127         if (slub_nomerge || (flags & SLUB_NEVER_MERGE))
3128                 return NULL;
3129
3130         if (ctor)
3131                 return NULL;
3132
3133         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
3134         align = calculate_alignment(flags, align, size);
3135         size = ALIGN(size, align);
3136         flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, NULL);
3137
3138         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3139                 if (slab_unmergeable(s))
3140                         continue;
3141
3142                 if (size > s->size)
3143                         continue;
3144
3145                 if ((flags & SLUB_MERGE_SAME) != (s->flags & SLUB_MERGE_SAME))
3146                                 continue;
3147                 /*
3148                  * Check if alignment is compatible.
3149                  * Courtesy of Adrian Drzewiecki
3150                  */
3151                 if ((s->size & ~(align - 1)) != s->size)
3152                         continue;
3153
3154                 if (s->size - size >= sizeof(void *))
3155                         continue;
3156
3157                 return s;
3158         }
3159         return NULL;
3160 }
3161
3162 struct kmem_cache *kmem_cache_create(const char *name, size_t size,
3163                 size_t align, unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
3164 {
3165         struct kmem_cache *s;
3166
3167         down_write(&slub_lock);
3168         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
3169         if (s) {
3170                 int cpu;
3171
3172                 s->refcount++;
3173                 /*
3174                  * Adjust the object sizes so that we clear
3175                  * the complete object on kzalloc.
3176                  */
3177                 s->objsize = max(s->objsize, (int)size);
3178
3179                 /*
3180                  * And then we need to update the object size in the
3181                  * per cpu structures
3182                  */
3183                 for_each_online_cpu(cpu)
3184                         get_cpu_slab(s, cpu)->objsize = s->objsize;
3185
3186                 s->inuse = max_t(int, s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
3187                 up_write(&slub_lock);
3188
3189                 if (sysfs_slab_alias(s, name)) {
3190                         down_write(&slub_lock);
3191                         s->refcount--;
3192                         up_write(&slub_lock);
3193                         goto err;
3194                 }
3195                 return s;
3196         }
3197
3198         s = kmalloc(kmem_size, GFP_KERNEL);
3199         if (s) {
3200                 if (kmem_cache_open(s, GFP_KERNEL, name,
3201                                 size, align, flags, ctor)) {
3202                         list_add(&s->list, &slab_caches);
3203                         up_write(&slub_lock);
3204                         if (sysfs_slab_add(s)) {
3205                                 down_write(&slub_lock);
3206                                 list_del(&s->list);
3207                                 up_write(&slub_lock);
3208                                 kfree(s);
3209                                 goto err;
3210                         }
3211                         return s;
3212                 }
3213                 kfree(s);
3214         }
3215         up_write(&slub_lock);
3216
3217 err:
3218         if (flags & SLAB_PANIC)
3219                 panic("Cannot create slabcache %s\n", name);
3220         else
3221                 s = NULL;
3222         return s;
3223 }
3224 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
3225
3226 #ifdef CONFIG_SMP
3227 /*
3228  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
3229  * necessary.
3230  */
3231 static int __cpuinit slab_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3232                 unsigned long action, void *hcpu)
3233 {
3234         long cpu = (long)hcpu;
3235         struct kmem_cache *s;
3236         unsigned long flags;
3237
3238         switch (action) {
3239         case CPU_UP_PREPARE:
3240         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3241                 init_alloc_cpu_cpu(cpu);
3242                 down_read(&slub_lock);
3243                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
3244                         s->cpu_slab[cpu] = alloc_kmem_cache_cpu(s, cpu,
3245                                                         GFP_KERNEL);
3246                 up_read(&slub_lock);
3247                 break;
3248
3249         case CPU_UP_CANCELED:
3250         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3251         case CPU_DEAD:
3252         case CPU_DEAD_FROZEN:
3253                 down_read(&slub_lock);
3254                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3255                         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
3256
3257                         local_irq_save(flags);
3258                         __flush_cpu_slab(s, cpu);
3259                         local_irq_restore(flags);
3260                         free_kmem_cache_cpu(c, cpu);
3261                         s->cpu_slab[cpu] = NULL;
3262                 }
3263                 up_read(&slub_lock);
3264                 break;
3265         default:
3266                 break;
3267         }
3268         return NOTIFY_OK;
3269 }
3270
3271 static struct notifier_block __cpuinitdata slab_notifier = {
3272         .notifier_call = slab_cpuup_callback
3273 };
3274
3275 #endif
3276
3277 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags, unsigned long caller)
3278 {
3279         struct kmem_cache *s;
3280         void *ret;
3281
3282         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
3283                 return kmalloc_large(size, gfpflags);
3284
3285         s = get_slab(size, gfpflags);
3286
3287         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3288                 return s;
3289
3290         ret = slab_alloc(s, gfpflags, -1, caller);
3291
3292         /* Honor the call site pointer we recieved. */
3293         trace_kmalloc(caller, ret, size, s->size, gfpflags);
3294
3295         return ret;
3296 }
3297
3298 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags,
3299                                         int node, unsigned long caller)
3300 {
3301         struct kmem_cache *s;
3302         void *ret;
3303
3304         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
3305                 return kmalloc_large_node(size, gfpflags, node);
3306
3307         s = get_slab(size, gfpflags);
3308
3309         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3310                 return s;
3311
3312         ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, caller);
3313
3314         /* Honor the call site pointer we recieved. */
3315         trace_kmalloc_node(caller, ret, size, s->size, gfpflags, node);
3316
3317         return ret;
3318 }
3319
3320 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3321 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
3322                                         int (*get_count)(struct page *))
3323 {
3324         unsigned long flags;
3325         unsigned long x = 0;
3326         struct page *page;
3327
3328         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3329         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
3330                 x += get_count(page);
3331         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3332         return x;
3333 }
3334
3335 static int count_inuse(struct page *page)
3336 {
3337         return page->inuse;
3338 }
3339
3340 static int count_total(struct page *page)
3341 {
3342         return page->objects;
3343 }
3344
3345 static int count_free(struct page *page)
3346 {
3347         return page->objects - page->inuse;
3348 }
3349
3350 static int validate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3351                                                 unsigned long *map)
3352 {
3353         void *p;
3354         void *addr = page_address(page);
3355
3356         if (!check_slab(s, page) ||
3357                         !on_freelist(s, page, NULL))
3358                 return 0;
3359
3360         /* Now we know that a valid freelist exists */
3361         bitmap_zero(map, page->objects);
3362
3363         for_each_free_object(p, s, page->freelist) {
3364                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
3365                 if (!check_object(s, page, p, 0))
3366                         return 0;
3367         }
3368
3369         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
3370                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
3371                         if (!check_object(s, page, p, 1))
3372                                 return 0;
3373         return 1;
3374 }
3375
3376 static void validate_slab_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3377                                                 unsigned long *map)
3378 {
3379         if (slab_trylock(page)) {
3380                 validate_slab(s, page, map);
3381                 slab_unlock(page);
3382         } else
3383                 printk(KERN_INFO "SLUB %s: Skipped busy slab 0x%p\n",
3384                         s->name, page);
3385
3386         if (s->flags & DEBUG_DEFAULT_FLAGS) {
3387                 if (!PageSlubDebug(page))
3388                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: SlubDebug not set "
3389                                 "on slab 0x%p\n", s->name, page);
3390         } else {
3391                 if (PageSlubDebug(page))
3392                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: SlubDebug set on "
3393                                 "slab 0x%p\n", s->name, page);
3394         }
3395 }
3396
3397 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
3398                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *map)
3399 {
3400         unsigned long count = 0;
3401         struct page *page;
3402         unsigned long flags;
3403
3404         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3405
3406         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru) {
3407                 validate_slab_slab(s, page, map);
3408                 count++;
3409         }
3410         if (count != n->nr_partial)
3411                 printk(KERN_ERR "SLUB %s: %ld partial slabs counted but "
3412                         "counter=%ld\n", s->name, count, n->nr_partial);
3413
3414         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
3415                 goto out;
3416
3417         list_for_each_entry(page, &n->full, lru) {
3418                 validate_slab_slab(s, page, map);
3419                 count++;
3420         }
3421         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs))
3422                 printk(KERN_ERR "SLUB: %s %ld slabs counted but "
3423                         "counter=%ld\n", s->name, count,
3424                         atomic_long_read(&n->nr_slabs));
3425
3426 out:
3427         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3428         return count;
3429 }
3430
3431 static long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
3432 {
3433         int node;
3434         unsigned long count = 0;
3435         unsigned long *map = kmalloc(BITS_TO_LONGS(oo_objects(s->max)) *
3436                                 sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
3437
3438         if (!map)
3439                 return -ENOMEM;
3440
3441         flush_all(s);
3442         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3443                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3444
3445                 count += validate_slab_node(s, n, map);
3446         }
3447         kfree(map);
3448         return count;
3449 }
3450
3451 #ifdef SLUB_RESILIENCY_TEST
3452 static void resiliency_test(void)
3453 {
3454         u8 *p;
3455
3456         printk(KERN_ERR "SLUB resiliency testing\n");
3457         printk(KERN_ERR "-----------------------\n");
3458         printk(KERN_ERR "A. Corruption after allocation\n");
3459
3460         p = kzalloc(16, GFP_KERNEL);
3461         p[16] = 0x12;
3462         printk(KERN_ERR "\n1. kmalloc-16: Clobber Redzone/next pointer"
3463                         " 0x12->0x%p\n\n", p + 16);
3464
3465         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 4);
3466
3467         /* Hmmm... The next two are dangerous */
3468         p = kzalloc(32, GFP_KERNEL);
3469         p[32 + sizeof(void *)] = 0x34;
3470         printk(KERN_ERR "\n2. kmalloc-32: Clobber next pointer/next slab"
3471                         " 0x34 -> -0x%p\n", p);
3472         printk(KERN_ERR
3473                 "If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
3474
3475         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 5);
3476         p = kzalloc(64, GFP_KERNEL);
3477         p += 64 + (get_cycles() & 0xff) * sizeof(void *);
3478         *p = 0x56;
3479         printk(KERN_ERR "\n3. kmalloc-64: corrupting random byte 0x56->0x%p\n",
3480                                                                         p);
3481         printk(KERN_ERR
3482                 "If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
3483         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 6);
3484
3485         printk(KERN_ERR "\nB. Corruption after free\n");
3486         p = kzalloc(128, GFP_KERNEL);
3487         kfree(p);
3488         *p = 0x78;
3489         printk(KERN_ERR "1. kmalloc-128: Clobber first word 0x78->0x%p\n\n", p);
3490         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 7);
3491
3492         p = kzalloc(256, GFP_KERNEL);
3493         kfree(p);
3494         p[50] = 0x9a;
3495         printk(KERN_ERR "\n2. kmalloc-256: Clobber 50th byte 0x9a->0x%p\n\n",
3496                         p);
3497         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 8);
3498
3499         p = kzalloc(512, GFP_KERNEL);
3500         kfree(p);
3501         p[512] = 0xab;
3502         printk(KERN_ERR "\n3. kmalloc-512: Clobber redzone 0xab->0x%p\n\n", p);
3503         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 9);
3504 }
3505 #else
3506 static void resiliency_test(void) {};
35