mm: use two zonelist that are filtered by GFP mask
[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 <clameter@sgi.com>
9  */
10
11 #include <linux/mm.h>
12 #include <linux/module.h>
13 #include <linux/bit_spinlock.h>
14 #include <linux/interrupt.h>
15 #include <linux/bitops.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/seq_file.h>
18 #include <linux/cpu.h>
19 #include <linux/cpuset.h>
20 #include <linux/mempolicy.h>
21 #include <linux/ctype.h>
22 #include <linux/kallsyms.h>
23 #include <linux/memory.h>
24
25 /*
26  * Lock order:
27  *   1. slab_lock(page)
28  *   2. slab->list_lock
29  *
30  *   The slab_lock protects operations on the object of a particular
31  *   slab and its metadata in the page struct. If the slab lock
32  *   has been taken then no allocations nor frees can be performed
33  *   on the objects in the slab nor can the slab be added or removed
34  *   from the partial or full lists since this would mean modifying
35  *   the page_struct of the slab.
36  *
37  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
38  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
39  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
40  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
41  *   modified without taking the list lock).
42  *
43  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
44  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
45  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
46  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
47  *   the list lock.
48  *
49  *   The lock order is sometimes inverted when we are trying to get a slab
50  *   off a list. We take the list_lock and then look for a page on the list
51  *   to use. While we do that objects in the slabs may be freed. We can
52  *   only operate on the slab if we have also taken the slab_lock. So we use
53  *   a slab_trylock() on the slab. If trylock was successful then no frees
54  *   can occur anymore and we can use the slab for allocations etc. If the
55  *   slab_trylock() does not succeed then frees are in progress in the slab and
56  *   we must stay away from it for a while since we may cause a bouncing
57  *   cacheline if we try to acquire the lock. So go onto the next slab.
58  *   If all pages are busy then we may allocate a new slab instead of reusing
59  *   a partial slab. A new slab has noone operating on it and thus there is
60  *   no danger of cacheline contention.
61  *
62  *   Interrupts are disabled during allocation and deallocation in order to
63  *   make the slab allocator safe to use in the context of an irq. In addition
64  *   interrupts are disabled to ensure that the processor does not change
65  *   while handling per_cpu slabs, due to kernel preemption.
66  *
67  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
68  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
69  *
70  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
71  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
72  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
73  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
74  * cannot scan all objects.
75  *
76  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
77  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
78  * fast frees and allocs.
79  *
80  * Overloading of page flags that are otherwise used for LRU management.
81  *
82  * PageActive           The slab is frozen and exempt from list processing.
83  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
84  *                      such as satisfying allocations for a specific
85  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
86  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
87  *                      list operations. It is up to the processor holding
88  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
89  *                      when the slab is no longer needed.
90  *
91  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
92  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
93  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
94  *                      freelist that allows lockless access to
95  *                      free objects in addition to the regular freelist
96  *                      that requires the slab lock.
97  *
98  * PageError            Slab requires special handling due to debug
99  *                      options set. This moves slab handling out of
100  *                      the fast path and disables lockless freelists.
101  */
102
103 #define FROZEN (1 << PG_active)
104
105 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
106 #define SLABDEBUG (1 << PG_error)
107 #else
108 #define SLABDEBUG 0
109 #endif
110
111 static inline int SlabFrozen(struct page *page)
112 {
113         return page->flags & FROZEN;
114 }
115
116 static inline void SetSlabFrozen(struct page *page)
117 {
118         page->flags |= FROZEN;
119 }
120
121 static inline void ClearSlabFrozen(struct page *page)
122 {
123         page->flags &= ~FROZEN;
124 }
125
126 static inline int SlabDebug(struct page *page)
127 {
128         return page->flags & SLABDEBUG;
129 }
130
131 static inline void SetSlabDebug(struct page *page)
132 {
133         page->flags |= SLABDEBUG;
134 }
135
136 static inline void ClearSlabDebug(struct page *page)
137 {
138         page->flags &= ~SLABDEBUG;
139 }
140
141 /*
142  * Issues still to be resolved:
143  *
144  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
145  *
146  * - Variable sizing of the per node arrays
147  */
148
149 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
150 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
151
152 #if PAGE_SHIFT <= 12
153
154 /*
155  * Small page size. Make sure that we do not fragment memory
156  */
157 #define DEFAULT_MAX_ORDER 1
158 #define DEFAULT_MIN_OBJECTS 4
159
160 #else
161
162 /*
163  * Large page machines are customarily able to handle larger
164  * page orders.
165  */
166 #define DEFAULT_MAX_ORDER 2
167 #define DEFAULT_MIN_OBJECTS 8
168
169 #endif
170
171 /*
172  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
173  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
174  */
175 #define MIN_PARTIAL 5
176
177 /*
178  * Maximum number of desirable partial slabs.
179  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
180  * sort the partial list by the number of objects in the.
181  */
182 #define MAX_PARTIAL 10
183
184 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | \
185                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
186
187 /*
188  * Set of flags that will prevent slab merging
189  */
190 #define SLUB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
191                 SLAB_TRACE | SLAB_DESTROY_BY_RCU)
192
193 #define SLUB_MERGE_SAME (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | \
194                 SLAB_CACHE_DMA)
195
196 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
197 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
198 #endif
199
200 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
201 #define ARCH_SLAB_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
202 #endif
203
204 /* Internal SLUB flags */
205 #define __OBJECT_POISON         0x80000000 /* Poison object */
206 #define __SYSFS_ADD_DEFERRED    0x40000000 /* Not yet visible via sysfs */
207 #define __KMALLOC_CACHE         0x20000000 /* objects freed using kfree */
208 #define __PAGE_ALLOC_FALLBACK   0x10000000 /* Allow fallback to page alloc */
209
210 /* Not all arches define cache_line_size */
211 #ifndef cache_line_size
212 #define cache_line_size()       L1_CACHE_BYTES
213 #endif
214
215 static int kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
216
217 #ifdef CONFIG_SMP
218 static struct notifier_block slab_notifier;
219 #endif
220
221 static enum {
222         DOWN,           /* No slab functionality available */
223         PARTIAL,        /* kmem_cache_open() works but kmalloc does not */
224         UP,             /* Everything works but does not show up in sysfs */
225         SYSFS           /* Sysfs up */
226 } slab_state = DOWN;
227
228 /* A list of all slab caches on the system */
229 static DECLARE_RWSEM(slub_lock);
230 static LIST_HEAD(slab_caches);
231
232 /*
233  * Tracking user of a slab.
234  */
235 struct track {
236         void *addr;             /* Called from address */
237         int cpu;                /* Was running on cpu */
238         int pid;                /* Pid context */
239         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
240 };
241
242 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
243
244 #if defined(CONFIG_SYSFS) && defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)
245 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
246 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
247 static void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *);
248
249 #else
250 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
251 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
252                                                         { return 0; }
253 static inline void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s)
254 {
255         kfree(s);
256 }
257
258 #endif
259
260 static inline void stat(struct kmem_cache_cpu *c, enum stat_item si)
261 {
262 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
263         c->stat[si]++;
264 #endif
265 }
266
267 /********************************************************************
268  *                      Core slab cache functions
269  *******************************************************************/
270
271 int slab_is_available(void)
272 {
273         return slab_state >= UP;
274 }
275
276 static inline struct kmem_cache_node *get_node(struct kmem_cache *s, int node)
277 {
278 #ifdef CONFIG_NUMA
279         return s->node[node];
280 #else
281         return &s->local_node;
282 #endif
283 }
284
285 static inline struct kmem_cache_cpu *get_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
286 {
287 #ifdef CONFIG_SMP
288         return s->cpu_slab[cpu];
289 #else
290         return &s->cpu_slab;
291 #endif
292 }
293
294 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
295 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
296                                 struct page *page, const void *object)
297 {
298         void *base;
299
300         if (!object)
301                 return 1;
302
303         base = page_address(page);
304         if (object < base || object >= base + s->objects * s->size ||
305                 (object - base) % s->size) {
306                 return 0;
307         }
308
309         return 1;
310 }
311
312 /*
313  * Slow version of get and set free pointer.
314  *
315  * This version requires touching the cache lines of kmem_cache which
316  * we avoid to do in the fast alloc free paths. There we obtain the offset
317  * from the page struct.
318  */
319 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
320 {
321         return *(void **)(object + s->offset);
322 }
323
324 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
325 {
326         *(void **)(object + s->offset) = fp;
327 }
328
329 /* Loop over all objects in a slab */
330 #define for_each_object(__p, __s, __addr) \
331         for (__p = (__addr); __p < (__addr) + (__s)->objects * (__s)->size;\
332                         __p += (__s)->size)
333
334 /* Scan freelist */
335 #define for_each_free_object(__p, __s, __free) \
336         for (__p = (__free); __p; __p = get_freepointer((__s), __p))
337
338 /* Determine object index from a given position */
339 static inline int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
340 {
341         return (p - addr) / s->size;
342 }
343
344 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
345 /*
346  * Debug settings:
347  */
348 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
349 static int slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
350 #else
351 static int slub_debug;
352 #endif
353
354 static char *slub_debug_slabs;
355
356 /*
357  * Object debugging
358  */
359 static void print_section(char *text, u8 *addr, unsigned int length)
360 {
361         int i, offset;
362         int newline = 1;
363         char ascii[17];
364
365         ascii[16] = 0;
366
367         for (i = 0; i < length; i++) {
368                 if (newline) {
369                         printk(KERN_ERR "%8s 0x%p: ", text, addr + i);
370                         newline = 0;
371                 }
372                 printk(KERN_CONT " %02x", addr[i]);
373                 offset = i % 16;
374                 ascii[offset] = isgraph(addr[i]) ? addr[i] : '.';
375                 if (offset == 15) {
376                         printk(KERN_CONT " %s\n", ascii);
377                         newline = 1;
378                 }
379         }
380         if (!newline) {
381                 i %= 16;
382                 while (i < 16) {
383                         printk(KERN_CONT "   ");
384                         ascii[i] = ' ';
385                         i++;
386                 }
387                 printk(KERN_CONT " %s\n", ascii);
388         }
389 }
390
391 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
392         enum track_item alloc)
393 {
394         struct track *p;
395
396         if (s->offset)
397                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
398         else
399                 p = object + s->inuse;
400
401         return p + alloc;
402 }
403
404 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
405                                 enum track_item alloc, void *addr)
406 {
407         struct track *p;
408
409         if (s->offset)
410                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
411         else
412                 p = object + s->inuse;
413
414         p += alloc;
415         if (addr) {
416                 p->addr = addr;
417                 p->cpu = smp_processor_id();
418                 p->pid = current ? current->pid : -1;
419                 p->when = jiffies;
420         } else
421                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
422 }
423
424 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
425 {
426         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
427                 return;
428
429         set_track(s, object, TRACK_FREE, NULL);
430         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, NULL);
431 }
432
433 static void print_track(const char *s, struct track *t)
434 {
435         if (!t->addr)
436                 return;
437
438         printk(KERN_ERR "INFO: %s in ", s);
439         __print_symbol("%s", (unsigned long)t->addr);
440         printk(" age=%lu cpu=%u pid=%d\n", jiffies - t->when, t->cpu, t->pid);
441 }
442
443 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
444 {
445         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
446                 return;
447
448         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC));
449         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE));
450 }
451
452 static void print_page_info(struct page *page)
453 {
454         printk(KERN_ERR "INFO: Slab 0x%p used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
455                 page, page->inuse, page->freelist, page->flags);
456
457 }
458
459 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
460 {
461         va_list args;
462         char buf[100];
463
464         va_start(args, fmt);
465         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
466         va_end(args);
467         printk(KERN_ERR "========================================"
468                         "=====================================\n");
469         printk(KERN_ERR "BUG %s: %s\n", s->name, buf);
470         printk(KERN_ERR "----------------------------------------"
471                         "-------------------------------------\n\n");
472 }
473
474 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
475 {
476         va_list args;
477         char buf[100];
478
479         va_start(args, fmt);
480         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
481         va_end(args);
482         printk(KERN_ERR "FIX %s: %s\n", s->name, buf);
483 }
484
485 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
486 {
487         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
488         u8 *addr = page_address(page);
489
490         print_tracking(s, p);
491
492         print_page_info(page);
493
494         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
495                         p, p - addr, get_freepointer(s, p));
496
497         if (p > addr + 16)
498                 print_section("Bytes b4", p - 16, 16);
499
500         print_section("Object", p, min(s->objsize, 128));
501
502         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
503                 print_section("Redzone", p + s->objsize,
504                         s->inuse - s->objsize);
505
506         if (s->offset)
507                 off = s->offset + sizeof(void *);
508         else
509                 off = s->inuse;
510
511         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
512                 off += 2 * sizeof(struct track);
513
514         if (off != s->size)
515                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
516                 print_section("Padding", p + off, s->size - off);
517
518         dump_stack();
519 }
520
521 static void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
522                         u8 *object, char *reason)
523 {
524         slab_bug(s, "%s", reason);
525         print_trailer(s, page, object);
526 }
527
528 static void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page, char *fmt, ...)
529 {
530         va_list args;
531         char buf[100];
532
533         va_start(args, fmt);
534         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
535         va_end(args);
536         slab_bug(s, "%s", buf);
537         print_page_info(page);
538         dump_stack();
539 }
540
541 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, int active)
542 {
543         u8 *p = object;
544
545         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
546                 memset(p, POISON_FREE, s->objsize - 1);
547                 p[s->objsize - 1] = POISON_END;
548         }
549
550         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
551                 memset(p + s->objsize,
552                         active ? SLUB_RED_ACTIVE : SLUB_RED_INACTIVE,
553                         s->inuse - s->objsize);
554 }
555
556 static u8 *check_bytes(u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
557 {
558         while (bytes) {
559                 if (*start != (u8)value)
560                         return start;
561                 start++;
562                 bytes--;
563         }
564         return NULL;
565 }
566
567 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
568                                                 void *from, void *to)
569 {
570         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
571         memset(from, data, to - from);
572 }
573
574 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
575                         u8 *object, char *what,
576                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
577 {
578         u8 *fault;
579         u8 *end;
580
581         fault = check_bytes(start, value, bytes);
582         if (!fault)
583                 return 1;
584
585         end = start + bytes;
586         while (end > fault && end[-1] == value)
587                 end--;
588
589         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
590         printk(KERN_ERR "INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
591                                         fault, end - 1, fault[0], value);
592         print_trailer(s, page, object);
593
594         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
595         return 0;
596 }
597
598 /*
599  * Object layout:
600  *
601  * object address
602  *      Bytes of the object to be managed.
603  *      If the freepointer may overlay the object then the free
604  *      pointer is the first word of the object.
605  *
606  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
607  *      0xa5 (POISON_END)
608  *
609  * object + s->objsize
610  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
611  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
612  *      objsize == inuse.
613  *
614  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
615  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
616  *
617  * object + s->inuse
618  *      Meta data starts here.
619  *
620  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
621  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
622  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
623  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
624  *              before the word boundary.
625  *
626  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
627  *
628  * object + s->size
629  *      Nothing is used beyond s->size.
630  *
631  * If slabcaches are merged then the objsize and inuse boundaries are mostly
632  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
633  * may be used with merged slabcaches.
634  */
635
636 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
637 {
638         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
639
640         if (s->offset)
641                 /* Freepointer is placed after the object. */
642                 off += sizeof(void *);
643
644         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
645                 /* We also have user information there */
646                 off += 2 * sizeof(struct track);
647
648         if (s->size == off)
649                 return 1;
650
651         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
652                                 p + off, POISON_INUSE, s->size - off);
653 }
654
655 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
656 {
657         u8 *start;
658         u8 *fault;
659         u8 *end;
660         int length;
661         int remainder;
662
663         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
664                 return 1;
665
666         start = page_address(page);
667         end = start + (PAGE_SIZE << s->order);
668         length = s->objects * s->size;
669         remainder = end - (start + length);
670         if (!remainder)
671                 return 1;
672
673         fault = check_bytes(start + length, POISON_INUSE, remainder);
674         if (!fault)
675                 return 1;
676         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
677                 end--;
678
679         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
680         print_section("Padding", start, length);
681
682         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, start, end);
683         return 0;
684 }
685
686 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
687                                         void *object, int active)
688 {
689         u8 *p = object;
690         u8 *endobject = object + s->objsize;
691
692         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
693                 unsigned int red =
694                         active ? SLUB_RED_ACTIVE : SLUB_RED_INACTIVE;
695
696                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
697                         endobject, red, s->inuse - s->objsize))
698                         return 0;
699         } else {
700                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->objsize < s->inuse) {
701                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
702                                 endobject, POISON_INUSE, s->inuse - s->objsize);
703                 }
704         }
705
706         if (s->flags & SLAB_POISON) {
707                 if (!active && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
708                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
709                                         POISON_FREE, s->objsize - 1) ||
710                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
711                                 p + s->objsize - 1, POISON_END, 1)))
712                         return 0;
713                 /*
714                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
715                  */
716                 check_pad_bytes(s, page, p);
717         }
718
719         if (!s->offset && active)
720                 /*
721                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
722                  * freepointer while object is allocated.
723                  */
724                 return 1;
725
726         /* Check free pointer validity */
727         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
728                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
729                 /*
730                  * No choice but to zap it and thus loose the remainder
731                  * of the free objects in this slab. May cause
732                  * another error because the object count is now wrong.
733                  */
734                 set_freepointer(s, p, NULL);
735                 return 0;
736         }
737         return 1;
738 }
739
740 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
741 {
742         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
743
744         if (!PageSlab(page)) {
745                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
746                 return 0;
747         }
748         if (page->inuse > s->objects) {
749                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
750                         s->name, page->inuse, s->objects);
751                 return 0;
752         }
753         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
754         slab_pad_check(s, page);
755         return 1;
756 }
757
758 /*
759  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
760  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
761  */
762 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
763 {
764         int nr = 0;
765         void *fp = page->freelist;
766         void *object = NULL;
767
768         while (fp && nr <= s->objects) {
769                 if (fp == search)
770                         return 1;
771                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
772                         if (object) {
773                                 object_err(s, page, object,
774                                         "Freechain corrupt");
775                                 set_freepointer(s, object, NULL);
776                                 break;
777                         } else {
778                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
779                                 page->freelist = NULL;
780                                 page->inuse = s->objects;
781                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
782                                 return 0;
783                         }
784                         break;
785                 }
786                 object = fp;
787                 fp = get_freepointer(s, object);
788                 nr++;
789         }
790
791         if (page->inuse != s->objects - nr) {
792                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but "
793                         "counted were %d", page->inuse, s->objects - nr);
794                 page->inuse = s->objects - nr;
795                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
796         }
797         return search == NULL;
798 }
799
800 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object, int alloc)
801 {
802         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
803                 printk(KERN_INFO "TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
804                         s->name,
805                         alloc ? "alloc" : "free",
806                         object, page->inuse,
807                         page->freelist);
808
809                 if (!alloc)
810                         print_section("Object", (void *)object, s->objsize);
811
812                 dump_stack();
813         }
814 }
815
816 /*
817  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
818  */
819 static void add_full(struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
820 {
821         spin_lock(&n->list_lock);
822         list_add(&page->lru, &n->full);
823         spin_unlock(&n->list_lock);
824 }
825
826 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page)
827 {
828         struct kmem_cache_node *n;
829
830         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
831                 return;
832
833         n = get_node(s, page_to_nid(page));
834
835         spin_lock(&n->list_lock);
836         list_del(&page->lru);
837         spin_unlock(&n->list_lock);
838 }
839
840 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
841 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
842 {
843         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
844
845         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
846 }
847
848 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
849 {
850         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
851
852         /*
853          * May be called early in order to allocate a slab for the
854          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
855          * dilemma by deferring the increment of the count during
856          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
857          */
858         if (!NUMA_BUILD || n)
859                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
860 }
861 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
862 {
863         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
864
865         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
866 }
867
868 /* Object debug checks for alloc/free paths */
869 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
870                                                                 void *object)
871 {
872         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
873                 return;
874
875         init_object(s, object, 0);
876         init_tracking(s, object);
877 }
878
879 static int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
880                                                 void *object, void *addr)
881 {
882         if (!check_slab(s, page))
883                 goto bad;
884
885         if (!on_freelist(s, page, object)) {
886                 object_err(s, page, object, "Object already allocated");
887                 goto bad;
888         }
889
890         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
891                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
892                 goto bad;
893         }
894
895         if (!check_object(s, page, object, 0))
896                 goto bad;
897
898         /* Success perform special debug activities for allocs */
899         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
900                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
901         trace(s, page, object, 1);
902         init_object(s, object, 1);
903         return 1;
904
905 bad:
906         if (PageSlab(page)) {
907                 /*
908                  * If this is a slab page then lets do the best we can
909                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
910                  * as used avoids touching the remaining objects.
911                  */
912                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
913                 page->inuse = s->objects;
914                 page->freelist = NULL;
915         }
916         return 0;
917 }
918
919 static int free_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
920                                                 void *object, void *addr)
921 {
922         if (!check_slab(s, page))
923                 goto fail;
924
925         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
926                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
927                 goto fail;
928         }
929
930         if (on_freelist(s, page, object)) {
931                 object_err(s, page, object, "Object already free");
932                 goto fail;
933         }
934
935         if (!check_object(s, page, object, 1))
936                 return 0;
937
938         if (unlikely(s != page->slab)) {
939                 if (!PageSlab(page)) {
940                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) "
941                                 "outside of slab", object);
942                 } else if (!page->slab) {
943                         printk(KERN_ERR
944                                 "SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
945                                                 object);
946                         dump_stack();
947                 } else
948                         object_err(s, page, object,
949                                         "page slab pointer corrupt.");
950                 goto fail;
951         }
952
953         /* Special debug activities for freeing objects */
954         if (!SlabFrozen(page) && !page->freelist)
955                 remove_full(s, page);
956         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
957                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
958         trace(s, page, object, 0);
959         init_object(s, object, 0);
960         return 1;
961
962 fail:
963         slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
964         return 0;
965 }
966
967 static int __init setup_slub_debug(char *str)
968 {
969         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
970         if (*str++ != '=' || !*str)
971                 /*
972                  * No options specified. Switch on full debugging.
973                  */
974                 goto out;
975
976         if (*str == ',')
977                 /*
978                  * No options but restriction on slabs. This means full
979                  * debugging for slabs matching a pattern.
980                  */
981                 goto check_slabs;
982
983         slub_debug = 0;
984         if (*str == '-')
985                 /*
986                  * Switch off all debugging measures.
987                  */
988                 goto out;
989
990         /*
991          * Determine which debug features should be switched on
992          */
993         for (; *str && *str != ','; str++) {
994                 switch (tolower(*str)) {
995                 case 'f':
996                         slub_debug |= SLAB_DEBUG_FREE;
997                         break;
998                 case 'z':
999                         slub_debug |= SLAB_RED_ZONE;
1000                         break;
1001                 case 'p':
1002                         slub_debug |= SLAB_POISON;
1003                         break;
1004                 case 'u':
1005                         slub_debug |= SLAB_STORE_USER;
1006                         break;
1007                 case 't':
1008                         slub_debug |= SLAB_TRACE;
1009                         break;
1010                 default:
1011                         printk(KERN_ERR "slub_debug option '%c' "
1012                                 "unknown. skipped\n", *str);
1013                 }
1014         }
1015
1016 check_slabs:
1017         if (*str == ',')
1018                 slub_debug_slabs = str + 1;
1019 out:
1020         return 1;
1021 }
1022
1023 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1024
1025 static unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1026         unsigned long flags, const char *name,
1027         void (*ctor)(struct kmem_cache *, void *))
1028 {
1029         /*
1030          * Enable debugging if selected on the kernel commandline.
1031          */
1032         if (slub_debug && (!slub_debug_slabs ||
1033             strncmp(slub_debug_slabs, name, strlen(slub_debug_slabs)) == 0))
1034                         flags |= slub_debug;
1035
1036         return flags;
1037 }
1038 #else
1039 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1040                         struct page *page, void *object) {}
1041
1042 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1043         struct page *page, void *object, void *addr) { return 0; }
1044
1045 static inline int free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1046         struct page *page, void *object, void *addr) { return 0; }
1047
1048 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1049                         { return 1; }
1050 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1051                         void *object, int active) { return 1; }
1052 static inline void add_full(struct kmem_cache_node *n, struct page *page) {}
1053 static inline unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1054         unsigned long flags, const char *name,
1055         void (*ctor)(struct kmem_cache *, void *))
1056 {
1057         return flags;
1058 }
1059 #define slub_debug 0
1060
1061 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1062                                                         { return 0; }
1063 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node) {}
1064 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node) {}
1065 #endif
1066 /*
1067  * Slab allocation and freeing
1068  */
1069 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1070 {
1071         struct page *page;
1072         int pages = 1 << s->order;
1073
1074         flags |= s->allocflags;
1075
1076         if (node == -1)
1077                 page = alloc_pages(flags, s->order);
1078         else
1079                 page = alloc_pages_node(node, flags, s->order);
1080
1081         if (!page)
1082                 return NULL;
1083
1084         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1085                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1086                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1087                 pages);
1088
1089         return page;
1090 }
1091
1092 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1093                                 void *object)
1094 {
1095         setup_object_debug(s, page, object);
1096         if (unlikely(s->ctor))
1097                 s->ctor(s, object);
1098 }
1099
1100 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1101 {
1102         struct page *page;
1103         void *start;
1104         void *last;
1105         void *p;
1106
1107         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
1108
1109         page = allocate_slab(s,
1110                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1111         if (!page)
1112                 goto out;
1113
1114         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page));
1115         page->slab = s;
1116         page->flags |= 1 << PG_slab;
1117         if (s->flags & (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON |
1118                         SLAB_STORE_USER | SLAB_TRACE))
1119                 SetSlabDebug(page);
1120
1121         start = page_address(page);
1122
1123         if (unlikely(s->flags & SLAB_POISON))
1124                 memset(start, POISON_INUSE, PAGE_SIZE << s->order);
1125
1126         last = start;
1127         for_each_object(p, s, start) {
1128                 setup_object(s, page, last);
1129                 set_freepointer(s, last, p);
1130                 last = p;
1131         }
1132         setup_object(s, page, last);
1133         set_freepointer(s, last, NULL);
1134
1135         page->freelist = start;
1136         page->inuse = 0;
1137 out:
1138         return page;
1139 }
1140
1141 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1142 {
1143         int pages = 1 << s->order;
1144
1145         if (unlikely(SlabDebug(page))) {
1146                 void *p;
1147
1148                 slab_pad_check(s, page);
1149                 for_each_object(p, s, page_address(page))
1150                         check_object(s, page, p, 0);
1151                 ClearSlabDebug(page);
1152         }
1153
1154         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1155                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1156                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1157                 -pages);
1158
1159         __ClearPageSlab(page);
1160         reset_page_mapcount(page);
1161         __free_pages(page, s->order);
1162 }
1163
1164 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1165 {
1166         struct page *page;
1167
1168         page = container_of((struct list_head *)h, struct page, lru);
1169         __free_slab(page->slab, page);
1170 }
1171
1172 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1173 {
1174         if (unlikely(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1175                 /*
1176                  * RCU free overloads the RCU head over the LRU
1177                  */
1178                 struct rcu_head *head = (void *)&page->lru;
1179
1180                 call_rcu(head, rcu_free_slab);
1181         } else
1182                 __free_slab(s, page);
1183 }
1184
1185 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1186 {
1187         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page));
1188         free_slab(s, page);
1189 }
1190
1191 /*
1192  * Per slab locking using the pagelock
1193  */
1194 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
1195 {
1196         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
1197 }
1198
1199 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
1200 {
1201         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
1202 }
1203
1204 static __always_inline int slab_trylock(struct page *page)
1205 {
1206         int rc = 1;
1207
1208         rc = bit_spin_trylock(PG_locked, &page->flags);
1209         return rc;
1210 }
1211
1212 /*
1213  * Management of partially allocated slabs
1214  */
1215 static void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1216                                 struct page *page, int tail)
1217 {
1218         spin_lock(&n->list_lock);
1219         n->nr_partial++;
1220         if (tail)
1221                 list_add_tail(&page->lru, &n->partial);
1222         else
1223                 list_add(&page->lru, &n->partial);
1224         spin_unlock(&n->list_lock);
1225 }
1226
1227 static void remove_partial(struct kmem_cache *s,
1228                                                 struct page *page)
1229 {
1230         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1231
1232         spin_lock(&n->list_lock);
1233         list_del(&page->lru);
1234         n->nr_partial--;
1235         spin_unlock(&n->list_lock);
1236 }
1237
1238 /*
1239  * Lock slab and remove from the partial list.
1240  *
1241  * Must hold list_lock.
1242  */
1243 static inline int lock_and_freeze_slab(struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1244 {
1245         if (slab_trylock(page)) {
1246                 list_del(&page->lru);
1247                 n->nr_partial--;
1248                 SetSlabFrozen(page);
1249                 return 1;
1250         }
1251         return 0;
1252 }
1253
1254 /*
1255  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1256  */
1257 static struct page *get_partial_node(struct kmem_cache_node *n)
1258 {
1259         struct page *page;
1260
1261         /*
1262          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1263          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1264          * partial slab and there is none available then get_partials()
1265          * will return NULL.
1266          */
1267         if (!n || !n->nr_partial)
1268                 return NULL;
1269
1270         spin_lock(&n->list_lock);
1271         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
1272                 if (lock_and_freeze_slab(n, page))
1273                         goto out;
1274         page = NULL;
1275 out:
1276         spin_unlock(&n->list_lock);
1277         return page;
1278 }
1279
1280 /*
1281  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1282  */
1283 static struct page *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
1284 {
1285 #ifdef CONFIG_NUMA
1286         struct zonelist *zonelist;
1287         struct zone **z;
1288         struct zone *zone;
1289         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1290         struct page *page;
1291
1292         /*
1293          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1294          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1295          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1296          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1297          *
1298          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1299          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1300          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1301          * from other nodes and filled up.
1302          *
1303          * If /sys/kernel/slab/xx/defrag_ratio is set to 100 (which makes
1304          * defrag_ratio = 1000) then every (well almost) allocation will
1305          * first attempt to defrag slab caches on other nodes. This means
1306          * scanning over all nodes to look for partial slabs which may be
1307          * expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1308          * with available objects.
1309          */
1310         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1311                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1312                 return NULL;
1313
1314         zonelist = node_zonelist(slab_node(current->mempolicy), flags);
1315         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1316                 struct kmem_cache_node *n;
1317
1318                 n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1319
1320                 if (n && cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
1321                                 n->nr_partial > MIN_PARTIAL) {
1322                         page = get_partial_node(n);
1323                         if (page)
1324                                 return page;
1325                 }
1326         }
1327 #endif
1328         return NULL;
1329 }
1330
1331 /*
1332  * Get a partial page, lock it and return it.
1333  */
1334 static struct page *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1335 {
1336         struct page *page;
1337         int searchnode = (node == -1) ? numa_node_id() : node;
1338
1339         page = get_partial_node(get_node(s, searchnode));
1340         if (page || (flags & __GFP_THISNODE))
1341                 return page;
1342
1343         return get_any_partial(s, flags);
1344 }
1345
1346 /*
1347  * Move a page back to the lists.
1348  *
1349  * Must be called with the slab lock held.
1350  *
1351  * On exit the slab lock will have been dropped.
1352  */
1353 static void unfreeze_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page, int tail)
1354 {
1355         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1356         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1357
1358         ClearSlabFrozen(page);
1359         if (page->inuse) {
1360
1361                 if (page->freelist) {
1362                         add_partial(n, page, tail);
1363                         stat(c, tail ? DEACTIVATE_TO_TAIL : DEACTIVATE_TO_HEAD);
1364                 } else {
1365                         stat(c, DEACTIVATE_FULL);
1366                         if (SlabDebug(page) && (s->flags & SLAB_STORE_USER))
1367                                 add_full(n, page);
1368                 }
1369                 slab_unlock(page);
1370         } else {
1371                 stat(c, DEACTIVATE_EMPTY);
1372                 if (n->nr_partial < MIN_PARTIAL) {
1373                         /*
1374                          * Adding an empty slab to the partial slabs in order
1375                          * to avoid page allocator overhead. This slab needs
1376                          * to come after the other slabs with objects in
1377                          * so that the others get filled first. That way the
1378                          * size of the partial list stays small.
1379                          *
1380                          * kmem_cache_shrink can reclaim any empty slabs from the
1381                          * partial list.
1382                          */
1383                         add_partial(n, page, 1);
1384                         slab_unlock(page);
1385                 } else {
1386                         slab_unlock(page);
1387                         stat(get_cpu_slab(s, raw_smp_processor_id()), FREE_SLAB);
1388                         discard_slab(s, page);
1389                 }
1390         }
1391 }
1392
1393 /*
1394  * Remove the cpu slab
1395  */
1396 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1397 {
1398         struct page *page = c->page;
1399         int tail = 1;
1400
1401         if (page->freelist)
1402                 stat(c, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
1403         /*
1404          * Merge cpu freelist into slab freelist. Typically we get here
1405          * because both freelists are empty. So this is unlikely
1406          * to occur.
1407          */
1408         while (unlikely(c->freelist)) {
1409                 void **object;
1410
1411                 tail = 0;       /* Hot objects. Put the slab first */
1412
1413                 /* Retrieve object from cpu_freelist */
1414                 object = c->freelist;
1415                 c->freelist = c->freelist[c->offset];
1416
1417                 /* And put onto the regular freelist */
1418                 object[c->offset] = page->freelist;
1419                 page->freelist = object;
1420                 page->inuse--;
1421         }
1422         c->page = NULL;
1423         unfreeze_slab(s, page, tail);
1424 }
1425
1426 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1427 {
1428         stat(c, CPUSLAB_FLUSH);
1429         slab_lock(c->page);
1430         deactivate_slab(s, c);
1431 }
1432
1433 /*
1434  * Flush cpu slab.
1435  *
1436  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
1437  */
1438 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
1439 {
1440         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
1441
1442         if (likely(c && c->page))
1443                 flush_slab(s, c);
1444 }
1445
1446 static void flush_cpu_slab(void *d)
1447 {
1448         struct kmem_cache *s = d;
1449
1450         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1451 }
1452
1453 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
1454 {
1455 #ifdef CONFIG_SMP
1456         on_each_cpu(flush_cpu_slab, s, 1, 1);
1457 #else
1458         unsigned long flags;
1459
1460         local_irq_save(flags);
1461         flush_cpu_slab(s);
1462         local_irq_restore(flags);
1463 #endif
1464 }
1465
1466 /*
1467  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
1468  * locality expectations.
1469  */
1470 static inline int node_match(struct kmem_cache_cpu *c, int node)
1471 {
1472 #ifdef CONFIG_NUMA
1473         if (node != -1 && c->node != node)
1474                 return 0;
1475 #endif
1476         return 1;
1477 }
1478
1479 /*
1480  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
1481  * debugging duties.
1482  *
1483  * Interrupts are disabled.
1484  *
1485  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
1486  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
1487  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
1488  *
1489  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
1490  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
1491  * rest of the freelist to the lockless freelist.
1492  *
1493  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
1494  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
1495  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
1496  */
1497 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s,
1498                 gfp_t gfpflags, int node, void *addr, struct kmem_cache_cpu *c)
1499 {
1500         void **object;
1501         struct page *new;
1502
1503         /* We handle __GFP_ZERO in the caller */
1504         gfpflags &= ~__GFP_ZERO;
1505
1506         if (!c->page)
1507                 goto new_slab;
1508
1509         slab_lock(c->page);
1510         if (unlikely(!node_match(c, node)))
1511                 goto another_slab;
1512
1513         stat(c, ALLOC_REFILL);
1514
1515 load_freelist:
1516         object = c->page->freelist;
1517         if (unlikely(!object))
1518                 goto another_slab;
1519         if (unlikely(SlabDebug(c->page)))
1520                 goto debug;
1521
1522         c->freelist = object[c->offset];
1523         c->page->inuse = s->objects;
1524         c->page->freelist = NULL;
1525         c->node = page_to_nid(c->page);
1526 unlock_out:
1527         slab_unlock(c->page);
1528         stat(c, ALLOC_SLOWPATH);
1529         return object;
1530
1531 another_slab:
1532         deactivate_slab(s, c);
1533
1534 new_slab:
1535         new = get_partial(s, gfpflags, node);
1536         if (new) {
1537                 c->page = new;
1538                 stat(c, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1539                 goto load_freelist;
1540         }
1541
1542         if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1543                 local_irq_enable();
1544
1545         new = new_slab(s, gfpflags, node);
1546
1547         if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1548                 local_irq_disable();
1549
1550         if (new) {
1551                 c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1552                 stat(c, ALLOC_SLAB);
1553                 if (c->page)
1554                         flush_slab(s, c);
1555                 slab_lock(new);
1556                 SetSlabFrozen(new);
1557                 c->page = new;
1558                 goto load_freelist;
1559         }
1560
1561         /*
1562          * No memory available.
1563          *
1564          * If the slab uses higher order allocs but the object is
1565          * smaller than a page size then we can fallback in emergencies
1566          * to the page allocator via kmalloc_large. The page allocator may
1567          * have failed to obtain a higher order page and we can try to
1568          * allocate a single page if the object fits into a single page.
1569          * That is only possible if certain conditions are met that are being
1570          * checked when a slab is created.
1571          */
1572         if (!(gfpflags & __GFP_NORETRY) &&
1573                                 (s->flags & __PAGE_ALLOC_FALLBACK)) {
1574                 if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1575                         local_irq_enable();
1576                 object = kmalloc_large(s->objsize, gfpflags);
1577                 if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1578                         local_irq_disable();
1579                 return object;
1580         }
1581         return NULL;
1582 debug:
1583         if (!alloc_debug_processing(s, c->page, object, addr))
1584                 goto another_slab;
1585
1586         c->page->inuse++;
1587         c->page->freelist = object[c->offset];
1588         c->node = -1;
1589         goto unlock_out;
1590 }
1591
1592 /*
1593  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
1594  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
1595  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
1596  *
1597  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
1598  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
1599  *
1600  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
1601  */
1602 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
1603                 gfp_t gfpflags, int node, void *addr)
1604 {
1605         void **object;
1606         struct kmem_cache_cpu *c;
1607         unsigned long flags;
1608
1609         local_irq_save(flags);
1610         c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1611         if (unlikely(!c->freelist || !node_match(c, node)))
1612
1613                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
1614
1615         else {
1616                 object = c->freelist;
1617                 c->freelist = object[c->offset];
1618                 stat(c, ALLOC_FASTPATH);
1619         }
1620         local_irq_restore(flags);
1621
1622         if (unlikely((gfpflags & __GFP_ZERO) && object))
1623                 memset(object, 0, c->objsize);
1624
1625         return object;
1626 }
1627
1628 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1629 {
1630         return slab_alloc(s, gfpflags, -1, __builtin_return_address(0));
1631 }
1632 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1633
1634 #ifdef CONFIG_NUMA
1635 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
1636 {
1637         return slab_alloc(s, gfpflags, node, __builtin_return_address(0));
1638 }
1639 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
1640 #endif
1641
1642 /*
1643  * Slow patch handling. This may still be called frequently since objects
1644  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
1645  *
1646  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
1647  * lock and free the item. If there is no additional partial page
1648  * handling required then we can return immediately.
1649  */
1650 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1651                                 void *x, void *addr, unsigned int offset)
1652 {
1653         void *prior;
1654         void **object = (void *)x;
1655         struct kmem_cache_cpu *c;
1656
1657         c = get_cpu_slab(s, raw_smp_processor_id());
1658         stat(c, FREE_SLOWPATH);
1659         slab_lock(page);
1660
1661         if (unlikely(SlabDebug(page)))
1662                 goto debug;
1663
1664 checks_ok:
1665         prior = object[offset] = page->freelist;
1666         page->freelist = object;
1667         page->inuse--;
1668
1669         if (unlikely(SlabFrozen(page))) {
1670                 stat(c, FREE_FROZEN);
1671                 goto out_unlock;
1672         }
1673
1674         if (unlikely(!page->inuse))
1675                 goto slab_empty;
1676
1677         /*
1678          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
1679          * then add it.
1680          */
1681         if (unlikely(!prior)) {
1682                 add_partial(get_node(s, page_to_nid(page)), page, 1);
1683                 stat(c, FREE_ADD_PARTIAL);
1684         }
1685
1686 out_unlock:
1687         slab_unlock(page);
1688         return;
1689
1690 slab_empty:
1691         if (prior) {
1692                 /*
1693                  * Slab still on the partial list.
1694                  */
1695                 remove_partial(s, page);
1696                 stat(c, FREE_REMOVE_PARTIAL);
1697         }
1698         slab_unlock(page);
1699         stat(c, FREE_SLAB);
1700         discard_slab(s, page);
1701         return;
1702
1703 debug:
1704         if (!free_debug_processing(s, page, x, addr))
1705                 goto out_unlock;
1706         goto checks_ok;
1707 }
1708
1709 /*
1710  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
1711  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
1712  *
1713  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
1714  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
1715  * the item before.
1716  *
1717  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
1718  * with all sorts of special processing.
1719  */
1720 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s,
1721                         struct page *page, void *x, void *addr)
1722 {
1723         void **object = (void *)x;
1724         struct kmem_cache_cpu *c;
1725         unsigned long flags;
1726
1727         local_irq_save(flags);
1728         c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1729         debug_check_no_locks_freed(object, c->objsize);
1730         if (likely(page == c->page && c->node >= 0)) {
1731                 object[c->offset] = c->freelist;
1732                 c->freelist = object;
1733                 stat(c, FREE_FASTPATH);
1734         } else
1735                 __slab_free(s, page, x, addr, c->offset);
1736
1737         local_irq_restore(flags);
1738 }
1739
1740 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
1741 {
1742         struct page *page;
1743
1744         page = virt_to_head_page(x);
1745
1746         slab_free(s, page, x, __builtin_return_address(0));
1747 }
1748 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
1749
1750 /* Figure out on which slab object the object resides */
1751 static struct page *get_object_page(const void *x)
1752 {
1753         struct page *page = virt_to_head_page(x);
1754
1755         if (!PageSlab(page))
1756                 return NULL;
1757
1758         return page;
1759 }
1760
1761 /*
1762  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
1763  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
1764  * get the required alignment by putting one properly sized object after
1765  * another.
1766  *
1767  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
1768  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
1769  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
1770  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
1771  * locking overhead.
1772  */
1773
1774 /*
1775  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
1776  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
1777  * and increases the number of allocations possible without having to
1778  * take the list_lock.
1779  */
1780 static int slub_min_order;
1781 static int slub_max_order = DEFAULT_MAX_ORDER;
1782 static int slub_min_objects = DEFAULT_MIN_OBJECTS;
1783
1784 /*
1785  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
1786  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
1787  */
1788 static int slub_nomerge;
1789
1790 /*
1791  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
1792  *
1793  * The order of allocation has significant impact on performance and other
1794  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
1795  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
1796  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
1797  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/8th of the slab
1798  * would be wasted.
1799  *
1800  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
1801  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
1802  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
1803  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
1804  *
1805  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
1806  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
1807  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
1808  * of space in favor of a small page order.
1809  *
1810  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
1811  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
1812  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
1813  * the smallest order which will fit the object.
1814  */
1815 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
1816                                 int max_order, int fract_leftover)
1817 {
1818         int order;
1819         int rem;
1820         int min_order = slub_min_order;
1821
1822         for (order = max(min_order,
1823                                 fls(min_objects * size - 1) - PAGE_SHIFT);
1824                         order <= max_order; order++) {
1825
1826                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
1827
1828                 if (slab_size < min_objects * size)
1829                         continue;
1830
1831                 rem = slab_size % size;
1832
1833                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
1834                         break;
1835
1836         }
1837
1838         return order;
1839 }
1840
1841 static inline int calculate_order(int size)
1842 {
1843         int order;
1844         int min_objects;
1845         int fraction;
1846
1847         /*
1848          * Attempt to find best configuration for a slab. This
1849          * works by first attempting to generate a layout with
1850          * the best configuration and backing off gradually.
1851          *
1852          * First we reduce the acceptable waste in a slab. Then
1853          * we reduce the minimum objects required in a slab.
1854          */
1855         min_objects = slub_min_objects;
1856         while (min_objects > 1) {
1857                 fraction = 8;
1858                 while (fraction >= 4) {
1859                         order = slab_order(size, min_objects,
1860                                                 slub_max_order, fraction);
1861                         if (order <= slub_max_order)
1862                                 return order;
1863                         fraction /= 2;
1864                 }
1865                 min_objects /= 2;
1866         }
1867
1868         /*
1869          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
1870          * lets see if we can place a single object there.
1871          */
1872         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1);
1873         if (order <= slub_max_order)
1874                 return order;
1875
1876         /*
1877          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
1878          */
1879         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1);
1880         if (order <= MAX_ORDER)
1881                 return order;
1882         return -ENOSYS;
1883 }
1884
1885 /*
1886  * Figure out what the alignment of the objects will be.
1887  */
1888 static unsigned long calculate_alignment(unsigned long flags,
1889                 unsigned long align, unsigned long size)
1890 {
1891         /*
1892          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
1893          * suggestion if the object is sufficiently large.
1894          *
1895          * The hardware cache alignment cannot override the specified
1896          * alignment though. If that is greater then use it.
1897          */
1898         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
1899                 unsigned long ralign = cache_line_size();
1900                 while (size <= ralign / 2)
1901                         ralign /= 2;
1902                 align = max(align, ralign);
1903         }
1904
1905         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
1906                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
1907
1908         return ALIGN(align, sizeof(void *));
1909 }
1910
1911 static void init_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache *s,
1912                         struct kmem_cache_cpu *c)
1913 {
1914         c->page = NULL;
1915         c->freelist = NULL;
1916         c->node = 0;
1917         c->offset = s->offset / sizeof(void *);
1918         c->objsize = s->objsize;
1919 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
1920         memset(c->stat, 0, NR_SLUB_STAT_ITEMS * sizeof(unsigned));
1921 #endif
1922 }
1923
1924 static void init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n)
1925 {
1926         n->nr_partial = 0;
1927         spin_lock_init(&n->list_lock);
1928         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
1929 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
1930         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
1931         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
1932 #endif
1933 }
1934
1935 #ifdef CONFIG_SMP
1936 /*
1937  * Per cpu array for per cpu structures.
1938  *
1939  * The per cpu array places all kmem_cache_cpu structures from one processor
1940  * close together meaning that it becomes possible that multiple per cpu
1941  * structures are contained in one cacheline. This may be particularly
1942  * beneficial for the kmalloc caches.
1943  *
1944  * A desktop system typically has around 60-80 slabs. With 100 here we are
1945  * likely able to get per cpu structures for all caches from the array defined
1946  * here. We must be able to cover all kmalloc caches during bootstrap.
1947  *
1948  * If the per cpu array is exhausted then fall back to kmalloc
1949  * of individual cachelines. No sharing is possible then.
1950  */
1951 #define NR_KMEM_CACHE_CPU 100
1952
1953 static DEFINE_PER_CPU(struct kmem_cache_cpu,
1954                                 kmem_cache_cpu)[NR_KMEM_CACHE_CPU];
1955
1956 static DEFINE_PER_CPU(struct kmem_cache_cpu *, kmem_cache_cpu_free);
1957 static cpumask_t kmem_cach_cpu_free_init_once = CPU_MASK_NONE;
1958
1959 static struct kmem_cache_cpu *alloc_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache *s,
1960                                                         int cpu, gfp_t flags)
1961 {
1962         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu);
1963
1964         if (c)
1965                 per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu) =
1966                                 (void *)c->freelist;
1967         else {
1968                 /* Table overflow: So allocate ourselves */
1969                 c = kmalloc_node(
1970                         ALIGN(sizeof(struct kmem_cache_cpu), cache_line_size()),
1971                         flags, cpu_to_node(cpu));
1972                 if (!c)
1973                         return NULL;
1974         }
1975
1976         init_kmem_cache_cpu(s, c);
1977         return c;
1978 }
1979
1980 static void free_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache_cpu *c, int cpu)
1981 {
1982         if (c < per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu) ||
1983                         c > per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu) + NR_KMEM_CACHE_CPU) {
1984                 kfree(c);
1985                 return;
1986         }
1987         c->freelist = (void *)per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu);
1988         per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu) = c;
1989 }
1990
1991 static void free_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
1992 {
1993         int cpu;
1994
1995         for_each_online_cpu(cpu) {
1996                 struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
1997
1998                 if (c) {
1999                         s->cpu_slab[cpu] = NULL;
2000                         free_kmem_cache_cpu(c, cpu);
2001                 }
2002         }
2003 }
2004
2005 static int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
2006 {
2007         int cpu;
2008
2009         for_each_online_cpu(cpu) {
2010                 struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
2011
2012                 if (c)
2013                         continue;
2014
2015                 c = alloc_kmem_cache_cpu(s, cpu, flags);
2016                 if (!c) {
2017                         free_kmem_cache_cpus(s);
2018                         return 0;
2019                 }
2020                 s->cpu_slab[cpu] = c;
2021         }
2022         return 1;
2023 }
2024
2025 /*
2026  * Initialize the per cpu array.
2027  */
2028 static void init_alloc_cpu_cpu(int cpu)
2029 {
2030         int i;
2031
2032         if (cpu_isset(cpu, kmem_cach_cpu_free_init_once))
2033                 return;
2034
2035         for (i = NR_KMEM_CACHE_CPU - 1; i >= 0; i--)
2036                 free_kmem_cache_cpu(&per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu)[i], cpu);
2037
2038         cpu_set(cpu, kmem_cach_cpu_free_init_once);
2039 }
2040
2041 static void __init init_alloc_cpu(void)
2042 {
2043         int cpu;
2044
2045         for_each_online_cpu(cpu)
2046                 init_alloc_cpu_cpu(cpu);
2047   }
2048
2049 #else
2050 static inline void free_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s) {}
2051 static inline void init_alloc_cpu(void) {}
2052
2053 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
2054 {
2055         init_kmem_cache_cpu(s, &s->cpu_slab);
2056         return 1;
2057 }
2058 #endif
2059
2060 #ifdef CONFIG_NUMA
2061 /*
2062  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
2063  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
2064  * possible.
2065  *
2066  * Note that this function only works on the kmalloc_node_cache
2067  * when allocating for the kmalloc_node_cache. This is used for bootstrapping
2068  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
2069  */
2070 static struct kmem_cache_node *early_kmem_cache_node_alloc(gfp_t gfpflags,
2071                                                            int node)
2072 {
2073         struct page *page;
2074         struct kmem_cache_node *n;
2075         unsigned long flags;
2076
2077         BUG_ON(kmalloc_caches->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
2078
2079         page = new_slab(kmalloc_caches, gfpflags, node);
2080
2081         BUG_ON(!page);
2082         if (page_to_nid(page) != node) {
2083                 printk(KERN_ERR "SLUB: Unable to allocate memory from "
2084                                 "node %d\n", node);
2085                 printk(KERN_ERR "SLUB: Allocating a useless per node structure "
2086                                 "in order to be able to continue\n");
2087         }
2088
2089         n = page->freelist;
2090         BUG_ON(!n);
2091         page->freelist = get_freepointer(kmalloc_caches, n);
2092         page->inuse++;
2093         kmalloc_caches->node[node] = n;
2094 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2095         init_object(kmalloc_caches, n, 1);
2096         init_tracking(kmalloc_caches, n);
2097 #endif
2098         init_kmem_cache_node(n);
2099         inc_slabs_node(kmalloc_caches, node);
2100
2101         /*
2102          * lockdep requires consistent irq usage for each lock
2103          * so even though there cannot be a race this early in
2104          * the boot sequence, we still disable irqs.
2105          */
2106         local_irq_save(flags);
2107         add_partial(n, page, 0);
2108         local_irq_restore(flags);
2109         return n;
2110 }
2111
2112 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2113 {
2114         int node;
2115
2116         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2117                 struct kmem_cache_node *n = s->node[node];
2118                 if (n && n != &s->local_node)
2119                         kmem_cache_free(kmalloc_caches, n);
2120                 s->node[node] = NULL;
2121         }
2122 }
2123
2124 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2125 {
2126         int node;
2127         int local_node;
2128
2129         if (slab_state >= UP)
2130                 local_node = page_to_nid(virt_to_page(s));
2131         else
2132                 local_node = 0;
2133
2134         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2135                 struct kmem_cache_node *n;
2136
2137                 if (local_node == node)
2138                         n = &s->local_node;
2139                 else {
2140                         if (slab_state == DOWN) {
2141                                 n = early_kmem_cache_node_alloc(gfpflags,
2142                                                                 node);
2143                                 continue;
2144                         }
2145                         n = kmem_cache_alloc_node(kmalloc_caches,
2146                                                         gfpflags, node);
2147
2148                         if (!n) {
2149                                 free_kmem_cache_nodes(s);
2150                                 return 0;
2151                         }
2152
2153                 }
2154                 s->node[node] = n;
2155                 init_kmem_cache_node(n);
2156         }
2157         return 1;
2158 }
2159 #else
2160 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2161 {
2162 }
2163
2164 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2165 {
2166         init_kmem_cache_node(&s->local_node);
2167         return 1;
2168 }
2169 #endif
2170
2171 /*
2172  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
2173  * a slab object.
2174  */
2175 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s)
2176 {
2177         unsigned long flags = s->flags;
2178         unsigned long size = s->objsize;
2179         unsigned long align = s->align;
2180
2181         /*
2182          * Round up object size to the next word boundary. We can only
2183          * place the free pointer at word boundaries and this determines
2184          * the possible location of the free pointer.
2185          */
2186         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
2187
2188 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2189         /*
2190          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
2191          * the slab may touch the object after free or before allocation
2192          * then we should never poison the object itself.
2193          */
2194         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) &&
2195                         !s->ctor)
2196                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
2197         else
2198                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
2199
2200
2201         /*
2202          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
2203          * end of the object and the free pointer. If not then add an
2204          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
2205          */
2206         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->objsize)
2207                 size += sizeof(void *);
2208 #endif
2209
2210         /*
2211          * With that we have determined the number of bytes in actual use
2212          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
2213          */
2214         s->inuse = size;
2215
2216         if (((flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
2217                 s->ctor)) {
2218                 /*
2219                  * Relocate free pointer after the object if it is not
2220                  * permitted to overwrite the first word of the object on
2221                  * kmem_cache_free.
2222                  *
2223                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
2224                  * destructor or are poisoning the objects.
2225                  */
2226                 s->offset = size;
2227                 size += sizeof(void *);
2228         }
2229
2230 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2231         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2232                 /*
2233                  * Need to store information about allocs and frees after
2234                  * the object.
2235                  */
2236                 size += 2 * sizeof(struct track);
2237
2238         if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2239                 /*
2240                  * Add some empty padding so that we can catch
2241                  * overwrites from earlier objects rather than let
2242                  * tracking information or the free pointer be
2243                  * corrupted if an user writes before the start
2244                  * of the object.
2245                  */
2246                 size += sizeof(void *);
2247 #endif
2248
2249         /*
2250          * Determine the alignment based on various parameters that the
2251          * user specified and the dynamic determination of cache line size
2252          * on bootup.
2253          */
2254         align = calculate_alignment(flags, align, s->objsize);
2255
2256         /*
2257          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
2258          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
2259          * each object to conform to the alignment.
2260          */
2261         size = ALIGN(size, align);
2262         s->size = size;
2263
2264         if ((flags & __KMALLOC_CACHE) &&
2265                         PAGE_SIZE / size < slub_min_objects) {
2266                 /*
2267                  * Kmalloc cache that would not have enough objects in
2268                  * an order 0 page. Kmalloc slabs can fallback to
2269                  * page allocator order 0 allocs so take a reasonably large
2270                  * order that will allows us a good number of objects.
2271                  */
2272                 s->order = max(slub_max_order, PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
2273                 s->flags |= __PAGE_ALLOC_FALLBACK;
2274                 s->allocflags |= __GFP_NOWARN;
2275         } else
2276                 s->order = calculate_order(size);
2277
2278         if (s->order < 0)
2279                 return 0;
2280
2281         s->allocflags = 0;
2282         if (s->order)
2283                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
2284
2285         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
2286                 s->allocflags |= SLUB_DMA;
2287
2288         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2289                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2290
2291         /*
2292          * Determine the number of objects per slab
2293          */
2294         s->objects = (PAGE_SIZE << s->order) / size;
2295
2296         return !!s->objects;
2297
2298 }
2299
2300 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags,
2301                 const char *name, size_t size,
2302                 size_t align, unsigned long flags,
2303                 void (*ctor)(struct kmem_cache *, void *))
2304 {
2305         memset(s, 0, kmem_size);
2306         s->name = name;
2307         s->ctor = ctor;
2308         s->objsize = size;
2309         s->align = align;
2310         s->flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, ctor);
2311
2312         if (!calculate_sizes(s))
2313                 goto error;
2314
2315         s->refcount = 1;
2316 #ifdef CONFIG_NUMA
2317         s->remote_node_defrag_ratio = 100;
2318 #endif
2319         if (!init_kmem_cache_nodes(s, gfpflags & ~SLUB_DMA))
2320                 goto error;
2321
2322         if (alloc_kmem_cache_cpus(s, gfpflags & ~SLUB_DMA))
2323                 return 1;
2324         free_kmem_cache_nodes(s);
2325 error:
2326         if (flags & SLAB_PANIC)
2327                 panic("Cannot create slab %s size=%lu realsize=%u "
2328                         "order=%u offset=%u flags=%lx\n",
2329                         s->name, (unsigned long)size, s->size, s->order,
2330                         s->offset, flags);
2331         return 0;
2332 }
2333
2334 /*
2335  * Check if a given pointer is valid
2336  */
2337 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *s, const void *object)
2338 {
2339         struct page *page;
2340
2341         page = get_object_page(object);
2342
2343         if (!page || s != page->slab)
2344                 /* No slab or wrong slab */
2345                 return 0;
2346
2347         if (!check_valid_pointer(s, page, object))
2348                 return 0;
2349
2350         /*
2351          * We could also check if the object is on the slabs freelist.
2352          * But this would be too expensive and it seems that the main
2353          * purpose of kmem_ptr_valid() is to check if the object belongs
2354          * to a certain slab.
2355          */
2356         return 1;
2357 }
2358 EXPORT_SYMBOL(kmem_ptr_validate);
2359
2360 /*
2361  * Determine the size of a slab object
2362  */
2363 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
2364 {
2365         return s->objsize;
2366 }
2367 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
2368
2369 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *s)
2370 {
2371         return s->name;
2372 }
2373 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_name);
2374
2375 /*
2376  * Attempt to free all slabs on a node. Return the number of slabs we
2377  * were unable to free.
2378  */
2379 static int free_list(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
2380                         struct list_head *list)
2381 {
2382         int slabs_inuse = 0;
2383         unsigned long flags;
2384         struct page *page, *h;
2385
2386         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2387         list_for_each_entry_safe(page, h, list, lru)
2388                 if (!page->inuse) {
2389                         list_del(&page->lru);
2390                         discard_slab(s, page);
2391                 } else
2392                         slabs_inuse++;
2393         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2394         return slabs_inuse;
2395 }
2396
2397 /*
2398  * Release all resources used by a slab cache.
2399  */
2400 static inline int kmem_cache_close(struct kmem_cache *s)
2401 {
2402         int node;
2403
2404         flush_all(s);
2405
2406         /* Attempt to free all objects */
2407         free_kmem_cache_cpus(s);
2408         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2409                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
2410
2411                 n->nr_partial -= free_list(s, n, &n->partial);
2412                 if (slabs_node(s, node))
2413                         return 1;
2414         }
2415         free_kmem_cache_nodes(s);
2416         return 0;
2417 }
2418
2419 /*
2420  * Close a cache and release the kmem_cache structure
2421  * (must be used for caches created using kmem_cache_create)
2422  */
2423 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
2424 {
2425         down_write(&slub_lock);
2426         s->refcount--;
2427         if (!s->refcount) {
2428                 list_del(&s->list);
2429                 up_write(&slub_lock);
2430                 if (kmem_cache_close(s))
2431                         WARN_ON(1);
2432                 sysfs_slab_remove(s);
2433         } else
2434                 up_write(&slub_lock);
2435 }
2436 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2437
2438 /********************************************************************
2439  *              Kmalloc subsystem
2440  *******************************************************************/
2441
2442 struct kmem_cache kmalloc_caches[PAGE_SHIFT + 1] __cacheline_aligned;
2443 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
2444
2445 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
2446 {
2447         get_option(&str, &slub_min_order);
2448
2449         return 1;
2450 }
2451
2452 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
2453
2454 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
2455 {
2456         get_option(&str, &slub_max_order);
2457
2458         return 1;
2459 }
2460
2461 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
2462
2463 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
2464 {
2465         get_option(&str, &slub_min_objects);
2466
2467         return 1;
2468 }
2469
2470 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
2471
2472 static int __init setup_slub_nomerge(char *str)
2473 {
2474         slub_nomerge = 1;
2475         return 1;
2476 }
2477
2478 __setup("slub_nomerge", setup_slub_nomerge);
2479
2480 static struct kmem_cache *create_kmalloc_cache(struct kmem_cache *s,
2481                 const char *name, int size, gfp_t gfp_flags)
2482 {
2483         unsigned int flags = 0;
2484
2485         if (gfp_flags & SLUB_DMA)
2486                 flags = SLAB_CACHE_DMA;
2487
2488         down_write(&slub_lock);
2489         if (!kmem_cache_open(s, gfp_flags, name, size, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
2490                         flags | __KMALLOC_CACHE, NULL))
2491                 goto panic;
2492
2493         list_add(&s->list, &slab_caches);
2494         up_write(&slub_lock);
2495         if (sysfs_slab_add(s))
2496                 goto panic;
2497         return s;
2498
2499 panic:
2500         panic("Creation of kmalloc slab %s size=%d failed.\n", name, size);
2501 }
2502
2503 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2504 static struct kmem_cache *kmalloc_caches_dma[PAGE_SHIFT + 1];
2505
2506 static void sysfs_add_func(struct work_struct *w)
2507 {
2508         struct kmem_cache *s;
2509
2510         down_write(&slub_lock);
2511         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2512                 if (s->flags & __SYSFS_ADD_DEFERRED) {
2513                         s->flags &= ~__SYSFS_ADD_DEFERRED;
2514                         sysfs_slab_add(s);
2515                 }
2516         }
2517         up_write(&slub_lock);
2518 }
2519
2520 static DECLARE_WORK(sysfs_add_work, sysfs_add_func);
2521
2522 static noinline struct kmem_cache *dma_kmalloc_cache(int index, gfp_t flags)
2523 {
2524         struct kmem_cache *s;
2525         char *text;
2526         size_t realsize;
2527
2528         s = kmalloc_caches_dma[index];
2529         if (s)
2530                 return s;
2531
2532         /* Dynamically create dma cache */
2533         if (flags & __GFP_WAIT)
2534                 down_write(&slub_lock);
2535         else {
2536                 if (!down_write_trylock(&slub_lock))
2537                         goto out;
2538         }
2539
2540         if (kmalloc_caches_dma[index])
2541                 goto unlock_out;
2542
2543         realsize = kmalloc_caches[index].objsize;
2544         text = kasprintf(flags & ~SLUB_DMA, "kmalloc_dma-%d",
2545                          (unsigned int)realsize);
2546         s = kmalloc(kmem_size, flags & ~SLUB_DMA);
2547
2548         if (!s || !text || !kmem_cache_open(s, flags, text,
2549                         realsize, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
2550                         SLAB_CACHE_DMA|__SYSFS_ADD_DEFERRED, NULL)) {
2551                 kfree(s);
2552                 kfree(text);
2553                 goto unlock_out;
2554         }
2555
2556         list_add(&s->list, &slab_caches);
2557         kmalloc_caches_dma[index] = s;
2558
2559         schedule_work(&sysfs_add_work);
2560
2561 unlock_out:
2562         up_write(&slub_lock);
2563 out:
2564         return kmalloc_caches_dma[index];
2565 }
2566 #endif
2567
2568 /*
2569  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
2570  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
2571  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
2572  * fls.
2573  */
2574 static s8 size_index[24] = {
2575         3,      /* 8 */
2576         4,      /* 16 */
2577         5,      /* 24 */
2578         5,      /* 32 */
2579         6,      /* 40 */
2580         6,      /* 48 */
2581         6,      /* 56 */
2582         6,      /* 64 */
2583         1,      /* 72 */
2584         1,      /* 80 */
2585         1,      /* 88 */
2586         1,      /* 96 */
2587         7,      /* 104 */
2588         7,      /* 112 */
2589         7,      /* 120 */
2590         7,      /* 128 */
2591         2,      /* 136 */
2592         2,      /* 144 */
2593         2,      /* 152 */
2594         2,      /* 160 */
2595         2,      /* 168 */
2596         2,      /* 176 */
2597         2,      /* 184 */
2598         2       /* 192 */
2599 };
2600
2601 static struct kmem_cache *get_slab(size_t size, gfp_t flags)
2602 {
2603         int index;
2604
2605         if (size <= 192) {
2606                 if (!size)
2607                         return ZERO_SIZE_PTR;
2608
2609                 index = size_index[(size - 1) / 8];
2610         } else
2611                 index = fls(size - 1);
2612
2613 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2614         if (unlikely((flags & SLUB_DMA)))
2615                 return dma_kmalloc_cache(index, flags);
2616
2617 #endif
2618         return &kmalloc_caches[index];
2619 }
2620
2621 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
2622 {
2623         struct kmem_cache *s;
2624
2625         if (unlikely(size > PAGE_SIZE))
2626                 return kmalloc_large(size, flags);
2627
2628         s = get_slab(size, flags);
2629
2630         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2631                 return s;
2632
2633         return slab_alloc(s, flags, -1, __builtin_return_address(0));
2634 }
2635 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
2636
2637 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
2638 {
2639         struct page *page = alloc_pages_node(node, flags | __GFP_COMP,
2640                                                 get_order(size));
2641
2642         if (page)
2643                 return page_address(page);
2644         else
2645                 return NULL;
2646 }
2647
2648 #ifdef CONFIG_NUMA
2649 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
2650 {
2651         struct kmem_cache *s;
2652
2653         if (unlikely(size > PAGE_SIZE))
2654                 return kmalloc_large_node(size, flags, node);
2655
2656         s = get_slab(size, flags);
2657
2658         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2659                 return s;
2660
2661         return slab_alloc(s, flags, node, __builtin_return_address(0));
2662 }
2663 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
2664 #endif
2665
2666 size_t ksize(const void *object)
2667 {
2668         struct page *page;
2669         struct kmem_cache *s;
2670
2671         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
2672                 return 0;
2673
2674         page = virt_to_head_page(object);
2675
2676         if (unlikely(!PageSlab(page)))
2677                 return PAGE_SIZE << compound_order(page);
2678
2679         s = page->slab;
2680
2681 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2682         /*
2683          * Debugging requires use of the padding between object
2684          * and whatever may come after it.
2685          */
2686         if (s->flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON))
2687                 return s->objsize;
2688
2689 #endif
2690         /*
2691          * If we have the need to store the freelist pointer
2692          * back there or track user information then we can
2693          * only use the space before that information.
2694          */
2695         if (s->flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_STORE_USER))
2696                 return s->inuse;
2697         /*
2698          * Else we can use all the padding etc for the allocation
2699          */
2700         return s->size;
2701 }
2702 EXPORT_SYMBOL(ksize);
2703
2704 void kfree(const void *x)
2705 {
2706         struct page *page;
2707         void *object = (void *)x;
2708
2709         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
2710                 return;
2711
2712         page = virt_to_head_page(x);
2713         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
2714                 put_page(page);
2715                 return;
2716         }
2717         slab_free(page->slab, page, object, __builtin_return_address(0));
2718 }
2719 EXPORT_SYMBOL(kfree);
2720
2721 /*
2722  * kmem_cache_shrink removes empty slabs from the partial lists and sorts
2723  * the remaining slabs by the number of items in use. The slabs with the
2724  * most items in use come first. New allocations will then fill those up
2725  * and thus they can be removed from the partial lists.
2726  *
2727  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
2728  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
2729  * are freed in them.
2730  */
2731 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
2732 {
2733         int node;
2734         int i;
2735         struct kmem_cache_node *n;
2736         struct page *page;
2737         struct page *t;
2738         struct list_head *slabs_by_inuse =
2739                 kmalloc(sizeof(struct list_head) * s->objects, GFP_KERNEL);
2740         unsigned long flags;
2741
2742         if (!slabs_by_inuse)
2743                 return -ENOMEM;
2744
2745         flush_all(s);
2746         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2747                 n = get_node(s, node);
2748
2749                 if (!n->nr_partial)
2750                         continue;
2751
2752                 for (i = 0; i < s->objects; i++)
2753                         INIT_LIST_HEAD(slabs_by_inuse + i);
2754
2755                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2756
2757                 /*
2758                  * Build lists indexed by the items in use in each slab.
2759                  *
2760                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
2761                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
2762                  */
2763                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, lru) {
2764                         if (!page->inuse && slab_trylock(page)) {
2765                                 /*
2766                                  * Must hold slab lock here because slab_free
2767                                  * may have freed the last object and be
2768                                  * waiting to release the slab.
2769                                  */
2770                                 list_del(&page->lru);
2771                                 n->nr_partial--;
2772                                 slab_unlock(page);
2773                                 discard_slab(s, page);
2774                         } else {
2775                                 list_move(&page->lru,
2776                                 slabs_by_inuse + page->inuse);
2777                         }
2778                 }
2779
2780                 /*
2781                  * Rebuild the partial list with the slabs filled up most
2782                  * first and the least used slabs at the end.
2783                  */
2784                 for (i = s->objects - 1; i >= 0; i--)
2785                         list_splice(slabs_by_inuse + i, n->partial.prev);
2786
2787                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2788         }
2789
2790         kfree(slabs_by_inuse);
2791         return 0;
2792 }
2793 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2794
2795 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
2796 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
2797 {
2798         struct kmem_cache *s;
2799
2800         down_read(&slub_lock);
2801         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
2802                 kmem_cache_shrink(s);
2803         up_read(&slub_lock);
2804
2805         return 0;
2806 }
2807
2808 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
2809 {
2810         struct kmem_cache_node *n;
2811         struct kmem_cache *s;
2812         struct memory_notify *marg = arg;
2813         int offline_node;
2814
2815         offline_node = marg->status_change_nid;
2816
2817         /*
2818          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
2819          * for it yet.
2820          */
2821         if (offline_node < 0)
2822                 return;
2823
2824         down_read(&slub_lock);
2825         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2826                 n = get_node(s, offline_node);
2827                 if (n) {
2828                         /*
2829                          * if n->nr_slabs > 0, slabs still exist on the node
2830                          * that is going down. We were unable to free them,
2831                          * and offline_pages() function shoudn't call this
2832                          * callback. So, we must fail.
2833                          */
2834                         BUG_ON(slabs_node(s, offline_node));
2835
2836                         s->node[offline_node] = NULL;
2837                         kmem_cache_free(kmalloc_caches, n);
2838                 }
2839         }
2840         up_read(&slub_lock);
2841 }
2842
2843 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
2844 {
2845         struct kmem_cache_node *n;
2846         struct kmem_cache *s;
2847         struct memory_notify *marg = arg;
2848         int nid = marg->status_change_nid;
2849         int ret = 0;
2850
2851         /*
2852          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
2853          * already created. Nothing to do.
2854          */
2855         if (nid < 0)
2856                 return 0;
2857
2858         /*
2859          * We are bringing a node online. No memory is availabe yet. We must
2860          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
2861          * online.
2862          */
2863         down_read(&slub_lock);
2864         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2865                 /*
2866                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
2867                  *      since memory is not yet available from the node that
2868                  *      is brought up.
2869                  */
2870                 n = kmem_cache_alloc(kmalloc_caches, GFP_KERNEL);
2871                 if (!n) {
2872                         ret = -ENOMEM;
2873                         goto out;
2874                 }
2875                 init_kmem_cache_node(n);
2876                 s->node[nid] = n;
2877         }
2878 out:
2879         up_read(&slub_lock);
2880         return ret;
2881 }
2882
2883 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
2884                                 unsigned long action, void *arg)
2885 {
2886         int ret = 0;
2887
2888         switch (action) {
2889         case MEM_GOING_ONLINE:
2890                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
2891                 break;
2892         case MEM_GOING_OFFLINE:
2893                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
2894                 break;
2895         case MEM_OFFLINE:
2896         case MEM_CANCEL_ONLINE:
2897                 slab_mem_offline_callback(arg);
2898                 break;
2899         case MEM_ONLINE:
2900         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
2901                 break;
2902         }
2903
2904         ret = notifier_from_errno(ret);
2905         return ret;
2906 }
2907
2908 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
2909
2910 /********************************************************************
2911  *                      Basic setup of slabs
2912  *******************************************************************/
2913
2914 void __init kmem_cache_init(void)
2915 {
2916         int i;
2917         int caches = 0;
2918
2919         init_alloc_cpu();
2920
2921 #ifdef CONFIG_NUMA
2922         /*
2923          * Must first have the slab cache available for the allocations of the
2924          * struct kmem_cache_node's. There is special bootstrap code in
2925          * kmem_cache_open for slab_state == DOWN.
2926          */
2927         create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[0], "kmem_cache_node",
2928                 sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_KERNEL);
2929         kmalloc_caches[0].refcount = -1;
2930         caches++;
2931
2932         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, 1);
2933 #endif
2934
2935         /* Able to allocate the per node structures */
2936         slab_state = PARTIAL;
2937
2938         /* Caches that are not of the two-to-the-power-of size */
2939         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64) {
2940                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[1],
2941                                 "kmalloc-96", 96, GFP_KERNEL);
2942                 caches++;
2943         }
2944         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 128) {
2945                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[2],
2946                                 "kmalloc-192", 192, GFP_KERNEL);
2947                 caches++;
2948         }
2949
2950         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i <= PAGE_SHIFT; i++) {
2951                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[i],
2952                         "kmalloc", 1 << i, GFP_KERNEL);
2953                 caches++;
2954         }
2955
2956
2957         /*
2958          * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
2959          * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
2960          * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
2961          *
2962          * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
2963          * handle the index determination for the smaller caches.
2964          *
2965          * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
2966          * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
2967          */
2968         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
2969                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
2970
2971         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8)
2972                 size_index[(i - 1) / 8] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
2973
2974         slab_state = UP;
2975
2976         /* Provide the correct kmalloc names now that the caches are up */
2977         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i <= PAGE_SHIFT; i++)
2978                 kmalloc_caches[i]. name =
2979                         kasprintf(GFP_KERNEL, "kmalloc-%d", 1 << i);
2980
2981 #ifdef CONFIG_SMP
2982         register_cpu_notifier(&slab_notifier);
2983         kmem_size = offsetof(struct kmem_cache, cpu_slab) +
2984                                 nr_cpu_ids * sizeof(struct kmem_cache_cpu *);
2985 #else
2986         kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
2987 #endif
2988
2989         printk(KERN_INFO
2990                 "SLUB: Genslabs=%d, HWalign=%d, Order=%d-%d, MinObjects=%d,"
2991                 " CPUs=%d, Nodes=%d\n",
2992                 caches, cache_line_size(),
2993                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
2994                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
2995 }
2996
2997 /*
2998  * Find a mergeable slab cache
2999  */
3000 static int slab_unmergeable(struct kmem_cache *s)
3001 {
3002         if (slub_nomerge || (s->flags & SLUB_NEVER_MERGE))
3003                 return 1;
3004
3005         if ((s->flags & __PAGE_ALLOC_FALLBACK))
3006                 return 1;
3007
3008         if (s->ctor)
3009                 return 1;
3010
3011         /*
3012          * We may have set a slab to be unmergeable during bootstrap.
3013          */
3014         if (s->refcount < 0)
3015                 return 1;
3016
3017         return 0;
3018 }
3019
3020 static struct kmem_cache *find_mergeable(size_t size,
3021                 size_t align, unsigned long flags, const char *name,
3022                 void (*ctor)(struct kmem_cache *, void *))
3023 {
3024         struct kmem_cache *s;
3025
3026         if (slub_nomerge || (flags & SLUB_NEVER_MERGE))
3027                 return NULL;
3028
3029         if (ctor)
3030                 return NULL;
3031
3032         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
3033         align = calculate_alignment(flags, align, size);
3034         size = ALIGN(size, align);
3035         flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, NULL);
3036
3037         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3038                 if (slab_unmergeable(s))
3039                         continue;
3040
3041                 if (size > s->size)
3042                         continue;
3043
3044                 if ((flags & SLUB_MERGE_SAME) != (s->flags & SLUB_MERGE_SAME))
3045                                 continue;
3046                 /*
3047                  * Check if alignment is compatible.
3048                  * Courtesy of Adrian Drzewiecki
3049                  */
3050                 if ((s->size & ~(align - 1)) != s->size)
3051                         continue;
3052
3053                 if (s->size - size >= sizeof(void *))
3054                         continue;
3055
3056                 return s;
3057         }
3058         return NULL;
3059 }
3060
3061 struct kmem_cache *kmem_cache_create(const char *name, size_t size,
3062                 size_t align, unsigned long flags,
3063                 void (*ctor)(struct kmem_cache *, void *))
3064 {
3065         struct kmem_cache *s;
3066
3067         down_write(&slub_lock);
3068         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
3069         if (s) {
3070                 int cpu;
3071
3072                 s->refcount++;
3073                 /*
3074                  * Adjust the object sizes so that we clear
3075                  * the complete object on kzalloc.
3076                  */
3077                 s->objsize = max(s->objsize, (int)size);
3078
3079                 /*
3080                  * And then we need to update the object size in the
3081                  * per cpu structures
3082                  */
3083                 for_each_online_cpu(cpu)
3084                         get_cpu_slab(s, cpu)->objsize = s->objsize;
3085
3086                 s->inuse = max_t(int, s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
3087                 up_write(&slub_lock);
3088
3089                 if (sysfs_slab_alias(s, name))
3090                         goto err;
3091                 return s;
3092         }
3093
3094         s = kmalloc(kmem_size, GFP_KERNEL);
3095         if (s) {
3096                 if (kmem_cache_open(s, GFP_KERNEL, name,
3097                                 size, align, flags, ctor)) {
3098                         list_add(&s->list, &slab_caches);
3099                         up_write(&slub_lock);
3100                         if (sysfs_slab_add(s))
3101                                 goto err;
3102                         return s;
3103                 }
3104                 kfree(s);
3105         }
3106         up_write(&slub_lock);
3107
3108 err:
3109         if (flags & SLAB_PANIC)
3110                 panic("Cannot create slabcache %s\n", name);
3111         else
3112                 s = NULL;
3113         return s;
3114 }
3115 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
3116
3117 #ifdef CONFIG_SMP
3118 /*
3119  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
3120  * necessary.
3121  */
3122 static int __cpuinit slab_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3123                 unsigned long action, void *hcpu)
3124 {
3125         long cpu = (long)hcpu;
3126         struct kmem_cache *s;
3127         unsigned long flags;
3128
3129         switch (action) {
3130         case CPU_UP_PREPARE:
3131         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3132                 init_alloc_cpu_cpu(cpu);
3133                 down_read(&slub_lock);
3134                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
3135                         s->cpu_slab[cpu] = alloc_kmem_cache_cpu(s, cpu,
3136                                                         GFP_KERNEL);
3137                 up_read(&slub_lock);
3138                 break;
3139
3140         case CPU_UP_CANCELED:
3141         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3142         case CPU_DEAD:
3143         case CPU_DEAD_FROZEN:
3144                 down_read(&slub_lock);
3145                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3146                         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
3147
3148                         local_irq_save(flags);
3149                         __flush_cpu_slab(s, cpu);
3150                         local_irq_restore(flags);
3151                         free_kmem_cache_cpu(c, cpu);
3152                         s->cpu_slab[cpu] = NULL;
3153                 }
3154                 up_read(&slub_lock);
3155                 break;
3156         default:
3157                 break;
3158         }
3159         return NOTIFY_OK;
3160 }
3161
3162 static struct notifier_block __cpuinitdata slab_notifier = {
3163         .notifier_call = slab_cpuup_callback
3164 };
3165
3166 #endif
3167
3168 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags, void *caller)
3169 {
3170         struct kmem_cache *s;
3171
3172         if (unlikely(size > PAGE_SIZE))
3173                 return kmalloc_large(size, gfpflags);
3174
3175         s = get_slab(size, gfpflags);
3176
3177         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3178                 return s;
3179
3180         return slab_alloc(s, gfpflags, -1, caller);
3181 }
3182
3183 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags,
3184                                         int node, void *caller)
3185 {
3186         struct kmem_cache *s;
3187
3188         if (unlikely(size > PAGE_SIZE))
3189                 return kmalloc_large_node(size, gfpflags, node);
3190
3191         s = get_slab(size, gfpflags);
3192
3193         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3194                 return s;
3195
3196         return slab_alloc(s, gfpflags, node, caller);
3197 }
3198
3199 #if (defined(CONFIG_SYSFS) && defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)) || defined(CONFIG_SLABINFO)
3200 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n)
3201 {
3202         unsigned long flags;
3203         unsigned long x = 0;
3204         struct page *page;
3205
3206         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3207         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
3208                 x += page->inuse;
3209         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3210         return x;
3211 }
3212 #endif
3213
3214 #if defined(CONFIG_SYSFS) && defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)
3215 static int validate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3216                                                 unsigned long *map)
3217 {
3218         void *p;
3219         void *addr = page_address(page);
3220
3221         if (!check_slab(s, page) ||
3222                         !on_freelist(s, page, NULL))
3223                 return 0;
3224
3225         /* Now we know that a valid freelist exists */
3226         bitmap_zero(map, s->objects);
3227
3228         for_each_free_object(p, s, page->freelist) {
3229                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
3230                 if (!check_object(s, page, p, 0))
3231                         return 0;
3232         }
3233
3234         for_each_object(p, s, addr)
3235                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
3236                         if (!check_object(s, page, p, 1))
3237                                 return 0;
3238         return 1;
3239 }
3240
3241 static void validate_slab_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3242                                                 unsigned long *map)
3243 {
3244         if (slab_trylock(page)) {
3245                 validate_slab(s, page, map);
3246                 slab_unlock(page);
3247         } else
3248                 printk(KERN_INFO "SLUB %s: Skipped busy slab 0x%p\n",
3249                         s->name, page);
3250
3251         if (s->flags & DEBUG_DEFAULT_FLAGS) {
3252                 if (!SlabDebug(page))
3253                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: SlabDebug not set "
3254                                 "on slab 0x%p\n", s->name, page);
3255         } else {
3256                 if (SlabDebug(page))
3257                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: SlabDebug set on "
3258                                 "slab 0x%p\n", s->name, page);
3259         }
3260 }
3261
3262 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
3263                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *map)
3264 {
3265         unsigned long count = 0;
3266         struct page *page;
3267         unsigned long flags;
3268
3269         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3270
3271         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru) {
3272                 validate_slab_slab(s, page, map);
3273                 count++;
3274         }
3275         if (count != n->nr_partial)
3276                 printk(KERN_ERR "SLUB %s: %ld partial slabs counted but "
3277                         "counter=%ld\n", s->name, count, n->nr_partial);
3278
3279         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
3280                 goto out;
3281
3282         list_for_each_entry(page, &n->full, lru) {
3283                 validate_slab_slab(s, page, map);
3284                 count++;
3285         }
3286         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs))
3287                 printk(KERN_ERR "SLUB: %s %ld slabs counted but "
3288                         "counter=%ld\n", s->name, count,
3289                         atomic_long_read(&n->nr_slabs));
3290
3291 out:
3292         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3293         return count;
3294 }
3295
3296 static long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
3297 {
3298         int node;
3299         unsigned long count = 0;
3300         unsigned long *map = kmalloc(BITS_TO_LONGS(s->objects) *
3301                                 sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
3302
3303         if (!map)
3304                 return -ENOMEM;
3305
3306         flush_all(s);
3307         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3308                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3309
3310                 count += validate_slab_node(s, n, map);
3311         }
3312         kfree(map);
3313         return count;
3314 }
3315
3316 #ifdef SLUB_RESILIENCY_TEST
3317 static void resiliency_test(void)
3318 {
3319         u8 *p;
3320
3321         printk(KERN_ERR "SLUB resiliency testing\n");
3322         printk(KERN_ERR "-----------------------\n");
3323         printk(KERN_ERR "A. Corruption after allocation\n");
3324
3325         p = kzalloc(16, GFP_KERNEL);
3326         p[16] = 0x12;
3327         printk(KERN_ERR "\n1. kmalloc-16: Clobber Redzone/next pointer"
3328                         " 0x12->0x%p\n\n", p + 16);
3329
3330         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 4);
3331
3332         /* Hmmm... The next two are dangerous */
3333         p = kzalloc(32, GFP_KERNEL);
3334         p[32 + sizeof(void *)] = 0x34;
3335         printk(KERN_ERR "\n2. kmalloc-32: Clobber next pointer/next slab"
3336                         " 0x34 -> -0x%p\n", p);
3337         printk(KERN_ERR
3338                 "If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
3339
3340         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 5);
3341         p = kzalloc(64, GFP_KERNEL);
3342         p += 64 + (get_cycles() & 0xff) * sizeof(void *);
3343         *p = 0x56;
3344         printk(KERN_ERR "\n3. kmalloc-64: corrupting random byte 0x56->0x%p\n",
3345                                                                         p);
3346         printk(KERN_ERR
3347                 "If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
3348         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 6);
3349
3350         printk(KERN_ERR "\nB. Corruption after free\n");
3351         p = kzalloc(128, GFP_KERNEL);
3352         kfree(p);
3353         *p = 0x78;
3354         printk(KERN_ERR "1. kmalloc-128: Clobber first word 0x78->0x%p\n\n", p);
3355         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 7);
3356
3357         p = kzalloc(256, GFP_KERNEL);
3358         kfree(p);
3359         p[50] = 0x9a;
3360         printk(KERN_ERR "\n2. kmalloc-256: Clobber 50th byte 0x9a->0x%p\n\n",
3361                         p);
3362         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 8);
3363
3364         p = kzalloc(512, GFP_KERNEL);
3365         kfree(p);
3366         p[512] = 0xab;
3367         printk(KERN_ERR "\n3. kmalloc-512: Clobber redzone 0xab->0x%p\n\n", p);
3368         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 9);
3369 }
3370 #else
3371 static void resiliency_test(void) {};
3372 #endif
3373
3374 /*
3375  * Generate lists of code addresses where slabcache objects are allocated
3376  * and freed.
3377  */
3378
3379 struct location {
3380         unsigned long count;
3381         void *addr;
3382         long long sum_time;
3383         long min_time;
3384         long max_time;
3385         long min_pid;
3386         long max_pid;
3387         cpumask_t cpus;
3388         nodemask_t nodes;
3389 };
3390
3391 struct loc_track {
3392         unsigned long max;
3393         unsigned long count;
3394         struct location *loc;
3395 };
3396
3397 static void free_loc_track(struct loc_track *t)
3398 {
3399         if (t->max)
3400                 free_pages((unsigned long)t->loc,
3401                         get_order(sizeof(struct location) * t->max));
3402 }
3403
3404 static int alloc_loc_track(struct loc_track *t, unsigned long max, gfp_t flags)
3405 {
3406         struct location *l;
3407         int order;
3408
3409         order = get_order(sizeof(struct location) * max);
3410
3411         l = (void *)__get_free_pages(flags, order);
3412         if (!l)
3413                 return 0;
3414
3415         if (t->count) {
3416                 memcpy(l, t->loc, sizeof(struct location) * t->count);
3417                 free_loc_track(t);
3418         }
3419         t->max = max;
3420         t->loc = l;
3421         return 1;
3422 }
3423
3424 static int add_location(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
3425                                 const struct track *track)
3426 {
3427         long start, end, pos;
3428         struct location *l;
3429         void *caddr;
3430         unsigned long age = jiffies - track->when;
3431
3432         start = -1;
3433         end = t->count;
3434
3435         for ( ; ; ) {
3436                 pos = start + (end - start + 1) / 2;
3437
3438                 /*
3439                  * There is nothing at "end". If we end up there
3440                  * we need to add something to before end.
3441                  */
3442                 if (pos == end)
3443                         break;
3444
3445                 caddr = t->loc[pos].addr;
3446                 if (track->addr == caddr) {
3447
3448                         l = &t->loc[pos];
3449                         l->count++;
3450                         if (track->when) {
3451                                 l->sum_time += age;
3452                                 if (age < l->min_time)
3453                                         l->min_time = age;
3454                                 if (age > l->max_time)
3455                                         l->max_time = age;
3456
3457                                 if (track->pid < l->min_pid)
3458                                         l->min_pid = track->pid;
3459                                 if (track->pid > l->max_pid)
3460                                         l->max_pid = track->pid;
3461
3462                                 cpu_set(track->cpu, l->cpus);
3463                         }
3464                         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
3465                         return 1;
3466                 }
3467
3468                 if (track->addr < caddr)
3469                         end = pos;
3470                 else
3471                         start = pos;
3472         }
3473
3474         /*
3475          * Not found. Insert new tracking element.
3476          */
3477         if (t->count >= t->max && !alloc_loc_track(t, 2 * t->max, GFP_ATOMIC))
3478                 return 0;
3479
3480         l = t->loc + pos;
3481         if (pos < t->count)
3482                 memmove(l + 1, l,
3483                         (t->count - pos) * sizeof(struct location));
3484         t->count++;
3485         l->count = 1;
3486         l->addr = track->addr;
3487         l->sum_time = age;
3488         l->min_time = age;
3489         l->max_time = age;
3490         l->min_pid = track->pid;
3491         l->max_pid = track->pid;
3492         cpus_clear(l->cpus);
3493         cpu_set(track->cpu, l->cpus);
3494         nodes_clear(l->nodes);
3495         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
3496         return 1;
3497 }
3498
3499 static void process_slab(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
3500                 struct page *page, enum track_item alloc)
3501 {
3502         void *addr = page_address(page);
3503         DECLARE_BITMAP(map, s->objects);
3504         void *p;
3505
3506         bitmap_zero(map, s->objects);
3507         for_each_free_object(p, s, page->freelist)
3508                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
3509
3510         for_each_object(p, s, addr)
3511                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
3512                         add_location(t, s, get_track(s, p, alloc));
3513 }
3514
3515 static int list_locations(struct kmem_cache *s, char *buf,
3516                                         enum track_item alloc)
3517 {
3518         int len = 0;<