9fb892b6afe30c4754d25274c9b5866da127c7c7
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / slub.c
1 /*
2  * SLUB: A slab allocator that limits cache line use instead of queuing
3  * objects in per cpu and per node lists.
4  *
5  * The allocator synchronizes using per slab locks and only
6  * uses a centralized lock to manage a pool of partial slabs.
7  *
8  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter
9  */
10
11 #include <linux/mm.h>
12 #include <linux/swap.h> /* struct reclaim_state */
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/bit_spinlock.h>
15 #include <linux/interrupt.h>
16 #include <linux/bitops.h>
17 #include <linux/slab.h>
18 #include <linux/proc_fs.h>
19 #include <linux/seq_file.h>
20 #include <trace/kmemtrace.h>
21 #include <linux/cpu.h>
22 #include <linux/cpuset.h>
23 #include <linux/mempolicy.h>
24 #include <linux/ctype.h>
25 #include <linux/debugobjects.h>
26 #include <linux/kallsyms.h>
27 #include <linux/memory.h>
28 #include <linux/math64.h>
29 #include <linux/fault-inject.h>
30
31 /*
32  * Lock order:
33  *   1. slab_lock(page)
34  *   2. slab->list_lock
35  *
36  *   The slab_lock protects operations on the object of a particular
37  *   slab and its metadata in the page struct. If the slab lock
38  *   has been taken then no allocations nor frees can be performed
39  *   on the objects in the slab nor can the slab be added or removed
40  *   from the partial or full lists since this would mean modifying
41  *   the page_struct of the slab.
42  *
43  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
44  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
45  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
46  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
47  *   modified without taking the list lock).
48  *
49  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
50  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
51  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
52  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
53  *   the list lock.
54  *
55  *   The lock order is sometimes inverted when we are trying to get a slab
56  *   off a list. We take the list_lock and then look for a page on the list
57  *   to use. While we do that objects in the slabs may be freed. We can
58  *   only operate on the slab if we have also taken the slab_lock. So we use
59  *   a slab_trylock() on the slab. If trylock was successful then no frees
60  *   can occur anymore and we can use the slab for allocations etc. If the
61  *   slab_trylock() does not succeed then frees are in progress in the slab and
62  *   we must stay away from it for a while since we may cause a bouncing
63  *   cacheline if we try to acquire the lock. So go onto the next slab.
64  *   If all pages are busy then we may allocate a new slab instead of reusing
65  *   a partial slab. A new slab has noone operating on it and thus there is
66  *   no danger of cacheline contention.
67  *
68  *   Interrupts are disabled during allocation and deallocation in order to
69  *   make the slab allocator safe to use in the context of an irq. In addition
70  *   interrupts are disabled to ensure that the processor does not change
71  *   while handling per_cpu slabs, due to kernel preemption.
72  *
73  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
74  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
75  *
76  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
77  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
78  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
79  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
80  * cannot scan all objects.
81  *
82  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
83  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
84  * fast frees and allocs.
85  *
86  * Overloading of page flags that are otherwise used for LRU management.
87  *
88  * PageActive           The slab is frozen and exempt from list processing.
89  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
90  *                      such as satisfying allocations for a specific
91  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
92  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
93  *                      list operations. It is up to the processor holding
94  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
95  *                      when the slab is no longer needed.
96  *
97  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
98  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
99  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
100  *                      freelist that allows lockless access to
101  *                      free objects in addition to the regular freelist
102  *                      that requires the slab lock.
103  *
104  * PageError            Slab requires special handling due to debug
105  *                      options set. This moves slab handling out of
106  *                      the fast path and disables lockless freelists.
107  */
108
109 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
110 #define SLABDEBUG 1
111 #else
112 #define SLABDEBUG 0
113 #endif
114
115 /*
116  * Issues still to be resolved:
117  *
118  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
119  *
120  * - Variable sizing of the per node arrays
121  */
122
123 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
124 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
125
126 /*
127  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
128  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
129  */
130 #define MIN_PARTIAL 5
131
132 /*
133  * Maximum number of desirable partial slabs.
134  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
135  * sort the partial list by the number of objects in the.
136  */
137 #define MAX_PARTIAL 10
138
139 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | \
140                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
141
142 /*
143  * Set of flags that will prevent slab merging
144  */
145 #define SLUB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
146                 SLAB_TRACE | SLAB_DESTROY_BY_RCU)
147
148 #define SLUB_MERGE_SAME (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | \
149                 SLAB_CACHE_DMA)
150
151 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
152 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
153 #endif
154
155 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
156 #define ARCH_SLAB_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
157 #endif
158
159 #define OO_SHIFT        16
160 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
161 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       65535 /* since page.objects is u16 */
162
163 /* Internal SLUB flags */
164 #define __OBJECT_POISON         0x80000000 /* Poison object */
165 #define __SYSFS_ADD_DEFERRED    0x40000000 /* Not yet visible via sysfs */
166
167 static int kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
168
169 #ifdef CONFIG_SMP
170 static struct notifier_block slab_notifier;
171 #endif
172
173 static enum {
174         DOWN,           /* No slab functionality available */
175         PARTIAL,        /* kmem_cache_open() works but kmalloc does not */
176         UP,             /* Everything works but does not show up in sysfs */
177         SYSFS           /* Sysfs up */
178 } slab_state = DOWN;
179
180 /* A list of all slab caches on the system */
181 static DECLARE_RWSEM(slub_lock);
182 static LIST_HEAD(slab_caches);
183
184 /*
185  * Tracking user of a slab.
186  */
187 struct track {
188         unsigned long addr;     /* Called from address */
189         int cpu;                /* Was running on cpu */
190         int pid;                /* Pid context */
191         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
192 };
193
194 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
195
196 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
197 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
198 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
199 static void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *);
200
201 #else
202 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
203 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
204                                                         { return 0; }
205 static inline void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s)
206 {
207         kfree(s);
208 }
209
210 #endif
211
212 static inline void stat(struct kmem_cache_cpu *c, enum stat_item si)
213 {
214 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
215         c->stat[si]++;
216 #endif
217 }
218
219 /********************************************************************
220  *                      Core slab cache functions
221  *******************************************************************/
222
223 int slab_is_available(void)
224 {
225         return slab_state >= UP;
226 }
227
228 static inline struct kmem_cache_node *get_node(struct kmem_cache *s, int node)
229 {
230 #ifdef CONFIG_NUMA
231         return s->node[node];
232 #else
233         return &s->local_node;
234 #endif
235 }
236
237 static inline struct kmem_cache_cpu *get_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
238 {
239 #ifdef CONFIG_SMP
240         return s->cpu_slab[cpu];
241 #else
242         return &s->cpu_slab;
243 #endif
244 }
245
246 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
247 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
248                                 struct page *page, const void *object)
249 {
250         void *base;
251
252         if (!object)
253                 return 1;
254
255         base = page_address(page);
256         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
257                 (object - base) % s->size) {
258                 return 0;
259         }
260
261         return 1;
262 }
263
264 /*
265  * Slow version of get and set free pointer.
266  *
267  * This version requires touching the cache lines of kmem_cache which
268  * we avoid to do in the fast alloc free paths. There we obtain the offset
269  * from the page struct.
270  */
271 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
272 {
273         return *(void **)(object + s->offset);
274 }
275
276 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
277 {
278         *(void **)(object + s->offset) = fp;
279 }
280
281 /* Loop over all objects in a slab */
282 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
283         for (__p = (__addr); __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size;\
284                         __p += (__s)->size)
285
286 /* Scan freelist */
287 #define for_each_free_object(__p, __s, __free) \
288         for (__p = (__free); __p; __p = get_freepointer((__s), __p))
289
290 /* Determine object index from a given position */
291 static inline int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
292 {
293         return (p - addr) / s->size;
294 }
295
296 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(int order,
297                                                 unsigned long size)
298 {
299         struct kmem_cache_order_objects x = {
300                 (order << OO_SHIFT) + (PAGE_SIZE << order) / size
301         };
302
303         return x;
304 }
305
306 static inline int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
307 {
308         return x.x >> OO_SHIFT;
309 }
310
311 static inline int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
312 {
313         return x.x & OO_MASK;
314 }
315
316 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
317 /*
318  * Debug settings:
319  */
320 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
321 static int slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
322 #else
323 static int slub_debug;
324 #endif
325
326 static char *slub_debug_slabs;
327
328 /*
329  * Object debugging
330  */
331 static void print_section(char *text, u8 *addr, unsigned int length)
332 {
333         int i, offset;
334         int newline = 1;
335         char ascii[17];
336
337         ascii[16] = 0;
338
339         for (i = 0; i < length; i++) {
340                 if (newline) {
341                         printk(KERN_ERR "%8s 0x%p: ", text, addr + i);
342                         newline = 0;
343                 }
344                 printk(KERN_CONT " %02x", addr[i]);
345                 offset = i % 16;
346                 ascii[offset] = isgraph(addr[i]) ? addr[i] : '.';
347                 if (offset == 15) {
348                         printk(KERN_CONT " %s\n", ascii);
349                         newline = 1;
350                 }
351         }
352         if (!newline) {
353                 i %= 16;
354                 while (i < 16) {
355                         printk(KERN_CONT "   ");
356                         ascii[i] = ' ';
357                         i++;
358                 }
359                 printk(KERN_CONT " %s\n", ascii);
360         }
361 }
362
363 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
364         enum track_item alloc)
365 {
366         struct track *p;
367
368         if (s->offset)
369                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
370         else
371                 p = object + s->inuse;
372
373         return p + alloc;
374 }
375
376 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
377                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
378 {
379         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
380
381         if (addr) {
382                 p->addr = addr;
383                 p->cpu = smp_processor_id();
384                 p->pid = current->pid;
385                 p->when = jiffies;
386         } else
387                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
388 }
389
390 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
391 {
392         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
393                 return;
394
395         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
396         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
397 }
398
399 static void print_track(const char *s, struct track *t)
400 {
401         if (!t->addr)
402                 return;
403
404         printk(KERN_ERR "INFO: %s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
405                 s, (void *)t->addr, jiffies - t->when, t->cpu, t->pid);
406 }
407
408 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
409 {
410         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
411                 return;
412
413         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC));
414         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE));
415 }
416
417 static void print_page_info(struct page *page)
418 {
419         printk(KERN_ERR "INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
420                 page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
421
422 }
423
424 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
425 {
426         va_list args;
427         char buf[100];
428
429         va_start(args, fmt);
430         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
431         va_end(args);
432         printk(KERN_ERR "========================================"
433                         "=====================================\n");
434         printk(KERN_ERR "BUG %s: %s\n", s->name, buf);
435         printk(KERN_ERR "----------------------------------------"
436                         "-------------------------------------\n\n");
437 }
438
439 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
440 {
441         va_list args;
442         char buf[100];
443
444         va_start(args, fmt);
445         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
446         va_end(args);
447         printk(KERN_ERR "FIX %s: %s\n", s->name, buf);
448 }
449
450 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
451 {
452         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
453         u8 *addr = page_address(page);
454
455         print_tracking(s, p);
456
457         print_page_info(page);
458
459         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
460                         p, p - addr, get_freepointer(s, p));
461
462         if (p > addr + 16)
463                 print_section("Bytes b4", p - 16, 16);
464
465         print_section("Object", p, min_t(unsigned long, s->objsize, PAGE_SIZE));
466
467         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
468                 print_section("Redzone", p + s->objsize,
469                         s->inuse - s->objsize);
470
471         if (s->offset)
472                 off = s->offset + sizeof(void *);
473         else
474                 off = s->inuse;
475
476         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
477                 off += 2 * sizeof(struct track);
478
479         if (off != s->size)
480                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
481                 print_section("Padding", p + off, s->size - off);
482
483         dump_stack();
484 }
485
486 static void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
487                         u8 *object, char *reason)
488 {
489         slab_bug(s, "%s", reason);
490         print_trailer(s, page, object);
491 }
492
493 static void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page, char *fmt, ...)
494 {
495         va_list args;
496         char buf[100];
497
498         va_start(args, fmt);
499         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
500         va_end(args);
501         slab_bug(s, "%s", buf);
502         print_page_info(page);
503         dump_stack();
504 }
505
506 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, int active)
507 {
508         u8 *p = object;
509
510         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
511                 memset(p, POISON_FREE, s->objsize - 1);
512                 p[s->objsize - 1] = POISON_END;
513         }
514
515         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
516                 memset(p + s->objsize,
517                         active ? SLUB_RED_ACTIVE : SLUB_RED_INACTIVE,
518                         s->inuse - s->objsize);
519 }
520
521 static u8 *check_bytes(u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
522 {
523         while (bytes) {
524                 if (*start != (u8)value)
525                         return start;
526                 start++;
527                 bytes--;
528         }
529         return NULL;
530 }
531
532 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
533                                                 void *from, void *to)
534 {
535         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
536         memset(from, data, to - from);
537 }
538
539 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
540                         u8 *object, char *what,
541                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
542 {
543         u8 *fault;
544         u8 *end;
545
546         fault = check_bytes(start, value, bytes);
547         if (!fault)
548                 return 1;
549
550         end = start + bytes;
551         while (end > fault && end[-1] == value)
552                 end--;
553
554         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
555         printk(KERN_ERR "INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
556                                         fault, end - 1, fault[0], value);
557         print_trailer(s, page, object);
558
559         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
560         return 0;
561 }
562
563 /*
564  * Object layout:
565  *
566  * object address
567  *      Bytes of the object to be managed.
568  *      If the freepointer may overlay the object then the free
569  *      pointer is the first word of the object.
570  *
571  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
572  *      0xa5 (POISON_END)
573  *
574  * object + s->objsize
575  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
576  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
577  *      objsize == inuse.
578  *
579  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
580  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
581  *
582  * object + s->inuse
583  *      Meta data starts here.
584  *
585  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
586  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
587  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
588  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
589  *              before the word boundary.
590  *
591  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
592  *
593  * object + s->size
594  *      Nothing is used beyond s->size.
595  *
596  * If slabcaches are merged then the objsize and inuse boundaries are mostly
597  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
598  * may be used with merged slabcaches.
599  */
600
601 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
602 {
603         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
604
605         if (s->offset)
606                 /* Freepointer is placed after the object. */
607                 off += sizeof(void *);
608
609         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
610                 /* We also have user information there */
611                 off += 2 * sizeof(struct track);
612
613         if (s->size == off)
614                 return 1;
615
616         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
617                                 p + off, POISON_INUSE, s->size - off);
618 }
619
620 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
621 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
622 {
623         u8 *start;
624         u8 *fault;
625         u8 *end;
626         int length;
627         int remainder;
628
629         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
630                 return 1;
631
632         start = page_address(page);
633         length = (PAGE_SIZE << compound_order(page));
634         end = start + length;
635         remainder = length % s->size;
636         if (!remainder)
637                 return 1;
638
639         fault = check_bytes(end - remainder, POISON_INUSE, remainder);
640         if (!fault)
641                 return 1;
642         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
643                 end--;
644
645         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
646         print_section("Padding", end - remainder, remainder);
647
648         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, start, end);
649         return 0;
650 }
651
652 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
653                                         void *object, int active)
654 {
655         u8 *p = object;
656         u8 *endobject = object + s->objsize;
657
658         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
659                 unsigned int red =
660                         active ? SLUB_RED_ACTIVE : SLUB_RED_INACTIVE;
661
662                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
663                         endobject, red, s->inuse - s->objsize))
664                         return 0;
665         } else {
666                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->objsize < s->inuse) {
667                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
668                                 endobject, POISON_INUSE, s->inuse - s->objsize);
669                 }
670         }
671
672         if (s->flags & SLAB_POISON) {
673                 if (!active && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
674                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
675                                         POISON_FREE, s->objsize - 1) ||
676                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
677                                 p + s->objsize - 1, POISON_END, 1)))
678                         return 0;
679                 /*
680                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
681                  */
682                 check_pad_bytes(s, page, p);
683         }
684
685         if (!s->offset && active)
686                 /*
687                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
688                  * freepointer while object is allocated.
689                  */
690                 return 1;
691
692         /* Check free pointer validity */
693         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
694                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
695                 /*
696                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
697                  * of the free objects in this slab. May cause
698                  * another error because the object count is now wrong.
699                  */
700                 set_freepointer(s, p, NULL);
701                 return 0;
702         }
703         return 1;
704 }
705
706 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
707 {
708         int maxobj;
709
710         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
711
712         if (!PageSlab(page)) {
713                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
714                 return 0;
715         }
716
717         maxobj = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) / s->size;
718         if (page->objects > maxobj) {
719                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
720                         s->name, page->objects, maxobj);
721                 return 0;
722         }
723         if (page->inuse > page->objects) {
724                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
725                         s->name, page->inuse, page->objects);
726                 return 0;
727         }
728         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
729         slab_pad_check(s, page);
730         return 1;
731 }
732
733 /*
734  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
735  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
736  */
737 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
738 {
739         int nr = 0;
740         void *fp = page->freelist;
741         void *object = NULL;
742         unsigned long max_objects;
743
744         while (fp && nr <= page->objects) {
745                 if (fp == search)
746                         return 1;
747                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
748                         if (object) {
749                                 object_err(s, page, object,
750                                         "Freechain corrupt");
751                                 set_freepointer(s, object, NULL);
752                                 break;
753                         } else {
754                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
755                                 page->freelist = NULL;
756                                 page->inuse = page->objects;
757                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
758                                 return 0;
759                         }
760                         break;
761                 }
762                 object = fp;
763                 fp = get_freepointer(s, object);
764                 nr++;
765         }
766
767         max_objects = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) / s->size;
768         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
769                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
770
771         if (page->objects != max_objects) {
772                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but "
773                         "should be %d", page->objects, max_objects);
774                 page->objects = max_objects;
775                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
776         }
777         if (page->inuse != page->objects - nr) {
778                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but "
779                         "counted were %d", page->inuse, page->objects - nr);
780                 page->inuse = page->objects - nr;
781                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
782         }
783         return search == NULL;
784 }
785
786 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
787                                                                 int alloc)
788 {
789         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
790                 printk(KERN_INFO "TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
791                         s->name,
792                         alloc ? "alloc" : "free",
793                         object, page->inuse,
794                         page->freelist);
795
796                 if (!alloc)
797                         print_section("Object", (void *)object, s->objsize);
798
799                 dump_stack();
800         }
801 }
802
803 /*
804  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
805  */
806 static void add_full(struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
807 {
808         spin_lock(&n->list_lock);
809         list_add(&page->lru, &n->full);
810         spin_unlock(&n->list_lock);
811 }
812
813 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page)
814 {
815         struct kmem_cache_node *n;
816
817         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
818                 return;
819
820         n = get_node(s, page_to_nid(page));
821
822         spin_lock(&n->list_lock);
823         list_del(&page->lru);
824         spin_unlock(&n->list_lock);
825 }
826
827 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
828 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
829 {
830         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
831
832         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
833 }
834
835 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
836 {
837         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
838 }
839
840 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
841 {
842         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
843
844         /*
845          * May be called early in order to allocate a slab for the
846          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
847          * dilemma by deferring the increment of the count during
848          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
849          */
850         if (!NUMA_BUILD || n) {
851                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
852                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
853         }
854 }
855 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
856 {
857         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
858
859         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
860         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
861 }
862
863 /* Object debug checks for alloc/free paths */
864 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
865                                                                 void *object)
866 {
867         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
868                 return;
869
870         init_object(s, object, 0);
871         init_tracking(s, object);
872 }
873
874 static int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
875                                         void *object, unsigned long addr)
876 {
877         if (!check_slab(s, page))
878                 goto bad;
879
880         if (!on_freelist(s, page, object)) {
881                 object_err(s, page, object, "Object already allocated");
882                 goto bad;
883         }
884
885         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
886                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
887                 goto bad;
888         }
889
890         if (!check_object(s, page, object, 0))
891                 goto bad;
892
893         /* Success perform special debug activities for allocs */
894         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
895                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
896         trace(s, page, object, 1);
897         init_object(s, object, 1);
898         return 1;
899
900 bad:
901         if (PageSlab(page)) {
902                 /*
903                  * If this is a slab page then lets do the best we can
904                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
905                  * as used avoids touching the remaining objects.
906                  */
907                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
908                 page->inuse = page->objects;
909                 page->freelist = NULL;
910         }
911         return 0;
912 }
913
914 static int free_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
915                                         void *object, unsigned long addr)
916 {
917         if (!check_slab(s, page))
918                 goto fail;
919
920         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
921                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
922                 goto fail;
923         }
924
925         if (on_freelist(s, page, object)) {
926                 object_err(s, page, object, "Object already free");
927                 goto fail;
928         }
929
930         if (!check_object(s, page, object, 1))
931                 return 0;
932
933         if (unlikely(s != page->slab)) {
934                 if (!PageSlab(page)) {
935                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) "
936                                 "outside of slab", object);
937                 } else if (!page->slab) {
938                         printk(KERN_ERR
939                                 "SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
940                                                 object);
941                         dump_stack();
942                 } else
943                         object_err(s, page, object,
944                                         "page slab pointer corrupt.");
945                 goto fail;
946         }
947
948         /* Special debug activities for freeing objects */
949         if (!PageSlubFrozen(page) && !page->freelist)
950                 remove_full(s, page);
951         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
952                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
953         trace(s, page, object, 0);
954         init_object(s, object, 0);
955         return 1;
956
957 fail:
958         slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
959         return 0;
960 }
961
962 static int __init setup_slub_debug(char *str)
963 {
964         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
965         if (*str++ != '=' || !*str)
966                 /*
967                  * No options specified. Switch on full debugging.
968                  */
969                 goto out;
970
971         if (*str == ',')
972                 /*
973                  * No options but restriction on slabs. This means full
974                  * debugging for slabs matching a pattern.
975                  */
976                 goto check_slabs;
977
978         slub_debug = 0;
979         if (*str == '-')
980                 /*
981                  * Switch off all debugging measures.
982                  */
983                 goto out;
984
985         /*
986          * Determine which debug features should be switched on
987          */
988         for (; *str && *str != ','; str++) {
989                 switch (tolower(*str)) {
990                 case 'f':
991                         slub_debug |= SLAB_DEBUG_FREE;
992                         break;
993                 case 'z':
994                         slub_debug |= SLAB_RED_ZONE;
995                         break;
996                 case 'p':
997                         slub_debug |= SLAB_POISON;
998                         break;
999                 case 'u':
1000                         slub_debug |= SLAB_STORE_USER;
1001                         break;
1002                 case 't':
1003                         slub_debug |= SLAB_TRACE;
1004                         break;
1005                 default:
1006                         printk(KERN_ERR "slub_debug option '%c' "
1007                                 "unknown. skipped\n", *str);
1008                 }
1009         }
1010
1011 check_slabs:
1012         if (*str == ',')
1013                 slub_debug_slabs = str + 1;
1014 out:
1015         return 1;
1016 }
1017
1018 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1019
1020 static unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1021         unsigned long flags, const char *name,
1022         void (*ctor)(void *))
1023 {
1024         /*
1025          * Enable debugging if selected on the kernel commandline.
1026          */
1027         if (slub_debug && (!slub_debug_slabs ||
1028             strncmp(slub_debug_slabs, name, strlen(slub_debug_slabs)) == 0))
1029                         flags |= slub_debug;
1030
1031         return flags;
1032 }
1033 #else
1034 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1035                         struct page *page, void *object) {}
1036
1037 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1038         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1039
1040 static inline int free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1041         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1042
1043 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1044                         { return 1; }
1045 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1046                         void *object, int active) { return 1; }
1047 static inline void add_full(struct kmem_cache_node *n, struct page *page) {}
1048 static inline unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1049         unsigned long flags, const char *name,
1050         void (*ctor)(void *))
1051 {
1052         return flags;
1053 }
1054 #define slub_debug 0
1055
1056 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1057                                                         { return 0; }
1058 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1059                                                         { return 0; }
1060 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1061                                                         int objects) {}
1062 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1063                                                         int objects) {}
1064 #endif
1065
1066 /*
1067  * Slab allocation and freeing
1068  */
1069 static inline struct page *alloc_slab_page(gfp_t flags, int node,
1070                                         struct kmem_cache_order_objects oo)
1071 {
1072         int order = oo_order(oo);
1073
1074         if (node == -1)
1075                 return alloc_pages(flags, order);
1076         else
1077                 return alloc_pages_node(node, flags, order);
1078 }
1079
1080 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1081 {
1082         struct page *page;
1083         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1084
1085         flags |= s->allocflags;
1086
1087         page = alloc_slab_page(flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY, node,
1088                                                                         oo);
1089         if (unlikely(!page)) {
1090                 oo = s->min;
1091                 /*
1092                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1093                  * Try a lower order alloc if possible
1094                  */
1095                 page = alloc_slab_page(flags, node, oo);
1096                 if (!page)
1097                         return NULL;
1098
1099                 stat(get_cpu_slab(s, raw_smp_processor_id()), ORDER_FALLBACK);
1100         }
1101         page->objects = oo_objects(oo);
1102         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1103                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1104                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1105                 1 << oo_order(oo));
1106
1107         return page;
1108 }
1109
1110 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1111                                 void *object)
1112 {
1113         setup_object_debug(s, page, object);
1114         if (unlikely(s->ctor))
1115                 s->ctor(object);
1116 }
1117
1118 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1119 {
1120         struct page *page;
1121         void *start;
1122         void *last;
1123         void *p;
1124
1125         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
1126
1127         page = allocate_slab(s,
1128                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1129         if (!page)
1130                 goto out;
1131
1132         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1133         page->slab = s;
1134         page->flags |= 1 << PG_slab;
1135         if (s->flags & (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON |
1136                         SLAB_STORE_USER | SLAB_TRACE))
1137                 __SetPageSlubDebug(page);
1138
1139         start = page_address(page);
1140
1141         if (unlikely(s->flags & SLAB_POISON))
1142                 memset(start, POISON_INUSE, PAGE_SIZE << compound_order(page));
1143
1144         last = start;
1145         for_each_object(p, s, start, page->objects) {
1146                 setup_object(s, page, last);
1147                 set_freepointer(s, last, p);
1148                 last = p;
1149         }
1150         setup_object(s, page, last);
1151         set_freepointer(s, last, NULL);
1152
1153         page->freelist = start;
1154         page->inuse = 0;
1155 out:
1156         return page;
1157 }
1158
1159 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1160 {
1161         int order = compound_order(page);
1162         int pages = 1 << order;
1163
1164         if (unlikely(SLABDEBUG && PageSlubDebug(page))) {
1165                 void *p;
1166
1167                 slab_pad_check(s, page);
1168                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1169                                                 page->objects)
1170                         check_object(s, page, p, 0);
1171                 __ClearPageSlubDebug(page);
1172         }
1173
1174         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1175                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1176                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1177                 -pages);
1178
1179         __ClearPageSlab(page);
1180         reset_page_mapcount(page);
1181         if (current->reclaim_state)
1182                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1183         __free_pages(page, order);
1184 }
1185
1186 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1187 {
1188         struct page *page;
1189
1190         page = container_of((struct list_head *)h, struct page, lru);
1191         __free_slab(page->slab, page);
1192 }
1193
1194 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1195 {
1196         if (unlikely(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1197                 /*
1198                  * RCU free overloads the RCU head over the LRU
1199                  */
1200                 struct rcu_head *head = (void *)&page->lru;
1201
1202                 call_rcu(head, rcu_free_slab);
1203         } else
1204                 __free_slab(s, page);
1205 }
1206
1207 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1208 {
1209         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1210         free_slab(s, page);
1211 }
1212
1213 /*
1214  * Per slab locking using the pagelock
1215  */
1216 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
1217 {
1218         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
1219 }
1220
1221 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
1222 {
1223         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
1224 }
1225
1226 static __always_inline int slab_trylock(struct page *page)
1227 {
1228         int rc = 1;
1229
1230         rc = bit_spin_trylock(PG_locked, &page->flags);
1231         return rc;
1232 }
1233
1234 /*
1235  * Management of partially allocated slabs
1236  */
1237 static void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1238                                 struct page *page, int tail)
1239 {
1240         spin_lock(&n->list_lock);
1241         n->nr_partial++;
1242         if (tail)
1243                 list_add_tail(&page->lru, &n->partial);
1244         else
1245                 list_add(&page->lru, &n->partial);
1246         spin_unlock(&n->list_lock);
1247 }
1248
1249 static void remove_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1250 {
1251         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1252
1253         spin_lock(&n->list_lock);
1254         list_del(&page->lru);
1255         n->nr_partial--;
1256         spin_unlock(&n->list_lock);
1257 }
1258
1259 /*
1260  * Lock slab and remove from the partial list.
1261  *
1262  * Must hold list_lock.
1263  */
1264 static inline int lock_and_freeze_slab(struct kmem_cache_node *n,
1265                                                         struct page *page)
1266 {
1267         if (slab_trylock(page)) {
1268                 list_del(&page->lru);
1269                 n->nr_partial--;
1270                 __SetPageSlubFrozen(page);
1271                 return 1;
1272         }
1273         return 0;
1274 }
1275
1276 /*
1277  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1278  */
1279 static struct page *get_partial_node(struct kmem_cache_node *n)
1280 {
1281         struct page *page;
1282
1283         /*
1284          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1285          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1286          * partial slab and there is none available then get_partials()
1287          * will return NULL.
1288          */
1289         if (!n || !n->nr_partial)
1290                 return NULL;
1291
1292         spin_lock(&n->list_lock);
1293         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
1294                 if (lock_and_freeze_slab(n, page))
1295                         goto out;
1296         page = NULL;
1297 out:
1298         spin_unlock(&n->list_lock);
1299         return page;
1300 }
1301
1302 /*
1303  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1304  */
1305 static struct page *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
1306 {
1307 #ifdef CONFIG_NUMA
1308         struct zonelist *zonelist;
1309         struct zoneref *z;
1310         struct zone *zone;
1311         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1312         struct page *page;
1313
1314         /*
1315          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1316          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1317          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1318          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1319          *
1320          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1321          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1322          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1323          * from other nodes and filled up.
1324          *
1325          * If /sys/kernel/slab/xx/defrag_ratio is set to 100 (which makes
1326          * defrag_ratio = 1000) then every (well almost) allocation will
1327          * first attempt to defrag slab caches on other nodes. This means
1328          * scanning over all nodes to look for partial slabs which may be
1329          * expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1330          * with available objects.
1331          */
1332         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1333                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1334                 return NULL;
1335
1336         zonelist = node_zonelist(slab_node(current->mempolicy), flags);
1337         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1338                 struct kmem_cache_node *n;
1339
1340                 n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1341
1342                 if (n && cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
1343                                 n->nr_partial > s->min_partial) {
1344                         page = get_partial_node(n);
1345                         if (page)
1346                                 return page;
1347                 }
1348         }
1349 #endif
1350         return NULL;
1351 }
1352
1353 /*
1354  * Get a partial page, lock it and return it.
1355  */
1356 static struct page *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1357 {
1358         struct page *page;
1359         int searchnode = (node == -1) ? numa_node_id() : node;
1360
1361         page = get_partial_node(get_node(s, searchnode));
1362         if (page || (flags & __GFP_THISNODE))
1363                 return page;
1364
1365         return get_any_partial(s, flags);
1366 }
1367
1368 /*
1369  * Move a page back to the lists.
1370  *
1371  * Must be called with the slab lock held.
1372  *
1373  * On exit the slab lock will have been dropped.
1374  */
1375 static void unfreeze_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page, int tail)
1376 {
1377         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1378         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1379
1380         __ClearPageSlubFrozen(page);
1381         if (page->inuse) {
1382
1383                 if (page->freelist) {
1384                         add_partial(n, page, tail);
1385                         stat(c, tail ? DEACTIVATE_TO_TAIL : DEACTIVATE_TO_HEAD);
1386                 } else {
1387                         stat(c, DEACTIVATE_FULL);
1388                         if (SLABDEBUG && PageSlubDebug(page) &&
1389                                                 (s->flags & SLAB_STORE_USER))
1390                                 add_full(n, page);
1391                 }
1392                 slab_unlock(page);
1393         } else {
1394                 stat(c, DEACTIVATE_EMPTY);
1395                 if (n->nr_partial < s->min_partial) {
1396                         /*
1397                          * Adding an empty slab to the partial slabs in order
1398                          * to avoid page allocator overhead. This slab needs
1399                          * to come after the other slabs with objects in
1400                          * so that the others get filled first. That way the
1401                          * size of the partial list stays small.
1402                          *
1403                          * kmem_cache_shrink can reclaim any empty slabs from
1404                          * the partial list.
1405                          */
1406                         add_partial(n, page, 1);
1407                         slab_unlock(page);
1408                 } else {
1409                         slab_unlock(page);
1410                         stat(get_cpu_slab(s, raw_smp_processor_id()), FREE_SLAB);
1411                         discard_slab(s, page);
1412                 }
1413         }
1414 }
1415
1416 /*
1417  * Remove the cpu slab
1418  */
1419 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1420 {
1421         struct page *page = c->page;
1422         int tail = 1;
1423
1424         if (page->freelist)
1425                 stat(c, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
1426         /*
1427          * Merge cpu freelist into slab freelist. Typically we get here
1428          * because both freelists are empty. So this is unlikely
1429          * to occur.
1430          */
1431         while (unlikely(c->freelist)) {
1432                 void **object;
1433
1434                 tail = 0;       /* Hot objects. Put the slab first */
1435
1436                 /* Retrieve object from cpu_freelist */
1437                 object = c->freelist;
1438                 c->freelist = c->freelist[c->offset];
1439
1440                 /* And put onto the regular freelist */
1441                 object[c->offset] = page->freelist;
1442                 page->freelist = object;
1443                 page->inuse--;
1444         }
1445         c->page = NULL;
1446         unfreeze_slab(s, page, tail);
1447 }
1448
1449 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1450 {
1451         stat(c, CPUSLAB_FLUSH);
1452         slab_lock(c->page);
1453         deactivate_slab(s, c);
1454 }
1455
1456 /*
1457  * Flush cpu slab.
1458  *
1459  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
1460  */
1461 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
1462 {
1463         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
1464
1465         if (likely(c && c->page))
1466                 flush_slab(s, c);
1467 }
1468
1469 static void flush_cpu_slab(void *d)
1470 {
1471         struct kmem_cache *s = d;
1472
1473         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1474 }
1475
1476 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
1477 {
1478         on_each_cpu(flush_cpu_slab, s, 1);
1479 }
1480
1481 /*
1482  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
1483  * locality expectations.
1484  */
1485 static inline int node_match(struct kmem_cache_cpu *c, int node)
1486 {
1487 #ifdef CONFIG_NUMA
1488         if (node != -1 && c->node != node)
1489                 return 0;
1490 #endif
1491         return 1;
1492 }
1493
1494 static int count_free(struct page *page)
1495 {
1496         return page->objects - page->inuse;
1497 }
1498
1499 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
1500                                         int (*get_count)(struct page *))
1501 {
1502         unsigned long flags;
1503         unsigned long x = 0;
1504         struct page *page;
1505
1506         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1507         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
1508                 x += get_count(page);
1509         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1510         return x;
1511 }
1512
1513 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
1514 {
1515 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
1516         return atomic_long_read(&n->total_objects);
1517 #else
1518         return 0;
1519 #endif
1520 }
1521
1522 static noinline void
1523 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
1524 {
1525         int node;
1526
1527         printk(KERN_WARNING
1528                 "SLUB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
1529                 nid, gfpflags);
1530         printk(KERN_WARNING "  cache: %s, object size: %d, buffer size: %d, "
1531                 "default order: %d, min order: %d\n", s->name, s->objsize,
1532                 s->size, oo_order(s->oo), oo_order(s->min));
1533
1534         for_each_online_node(node) {
1535                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1536                 unsigned long nr_slabs;
1537                 unsigned long nr_objs;
1538                 unsigned long nr_free;
1539
1540                 if (!n)
1541                         continue;
1542
1543                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
1544                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
1545                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
1546
1547                 printk(KERN_WARNING
1548                         "  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
1549                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
1550         }
1551 }
1552
1553 /*
1554  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
1555  * debugging duties.
1556  *
1557  * Interrupts are disabled.
1558  *
1559  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
1560  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
1561  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
1562  *
1563  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
1564  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
1565  * rest of the freelist to the lockless freelist.
1566  *
1567  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
1568  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
1569  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
1570  */
1571 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
1572                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
1573 {
1574         void **object;
1575         struct page *new;
1576
1577         /* We handle __GFP_ZERO in the caller */
1578         gfpflags &= ~__GFP_ZERO;
1579
1580         if (!c->page)
1581                 goto new_slab;
1582
1583         slab_lock(c->page);
1584         if (unlikely(!node_match(c, node)))
1585                 goto another_slab;
1586
1587         stat(c, ALLOC_REFILL);
1588
1589 load_freelist:
1590         object = c->page->freelist;
1591         if (unlikely(!object))
1592                 goto another_slab;
1593         if (unlikely(SLABDEBUG && PageSlubDebug(c->page)))
1594                 goto debug;
1595
1596         c->freelist = object[c->offset];
1597         c->page->inuse = c->page->objects;
1598         c->page->freelist = NULL;
1599         c->node = page_to_nid(c->page);
1600 unlock_out:
1601         slab_unlock(c->page);
1602         stat(c, ALLOC_SLOWPATH);
1603         return object;
1604
1605 another_slab:
1606         deactivate_slab(s, c);
1607
1608 new_slab:
1609         new = get_partial(s, gfpflags, node);
1610         if (new) {
1611                 c->page = new;
1612                 stat(c, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1613                 goto load_freelist;
1614         }
1615
1616         if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1617                 local_irq_enable();
1618
1619         new = new_slab(s, gfpflags, node);
1620
1621         if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1622                 local_irq_disable();
1623
1624         if (new) {
1625                 c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1626                 stat(c, ALLOC_SLAB);
1627                 if (c->page)
1628                         flush_slab(s, c);
1629                 slab_lock(new);
1630                 __SetPageSlubFrozen(new);
1631                 c->page = new;
1632                 goto load_freelist;
1633         }
1634         slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
1635         return NULL;
1636 debug:
1637         if (!alloc_debug_processing(s, c->page, object, addr))
1638                 goto another_slab;
1639
1640         c->page->inuse++;
1641         c->page->freelist = object[c->offset];
1642         c->node = -1;
1643         goto unlock_out;
1644 }
1645
1646 /*
1647  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
1648  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
1649  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
1650  *
1651  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
1652  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
1653  *
1654  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
1655  */
1656 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
1657                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
1658 {
1659         void **object;
1660         struct kmem_cache_cpu *c;
1661         unsigned long flags;
1662         unsigned int objsize;
1663
1664         lockdep_trace_alloc(gfpflags);
1665         might_sleep_if(gfpflags & __GFP_WAIT);
1666
1667         if (should_failslab(s->objsize, gfpflags))
1668                 return NULL;
1669
1670         local_irq_save(flags);
1671         c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1672         objsize = c->objsize;
1673         if (unlikely(!c->freelist || !node_match(c, node)))
1674
1675                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
1676
1677         else {
1678                 object = c->freelist;
1679                 c->freelist = object[c->offset];
1680                 stat(c, ALLOC_FASTPATH);
1681         }
1682         local_irq_restore(flags);
1683
1684         if (unlikely((gfpflags & __GFP_ZERO) && object))
1685                 memset(object, 0, objsize);
1686
1687         return object;
1688 }
1689
1690 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1691 {
1692         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, -1, _RET_IP_);
1693
1694         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->objsize, s->size, gfpflags);
1695
1696         return ret;
1697 }
1698 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1699
1700 #ifdef CONFIG_KMEMTRACE
1701 void *kmem_cache_alloc_notrace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1702 {
1703         return slab_alloc(s, gfpflags, -1, _RET_IP_);
1704 }
1705 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_notrace);
1706 #endif
1707
1708 #ifdef CONFIG_NUMA
1709 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
1710 {
1711         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
1712
1713         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
1714                                     s->objsize, s->size, gfpflags, node);
1715
1716         return ret;
1717 }
1718 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
1719 #endif
1720
1721 #ifdef CONFIG_KMEMTRACE
1722 void *kmem_cache_alloc_node_notrace(struct kmem_cache *s,
1723                                     gfp_t gfpflags,
1724                                     int node)
1725 {
1726         return slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
1727 }
1728 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_notrace);
1729 #endif
1730
1731 /*
1732  * Slow patch handling. This may still be called frequently since objects
1733  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
1734  *
1735  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
1736  * lock and free the item. If there is no additional partial page
1737  * handling required then we can return immediately.
1738  */
1739 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1740                         void *x, unsigned long addr, unsigned int offset)
1741 {
1742         void *prior;
1743         void **object = (void *)x;
1744         struct kmem_cache_cpu *c;
1745
1746         c = get_cpu_slab(s, raw_smp_processor_id());
1747         stat(c, FREE_SLOWPATH);
1748         slab_lock(page);
1749
1750         if (unlikely(SLABDEBUG && PageSlubDebug(page)))
1751                 goto debug;
1752
1753 checks_ok:
1754         prior = object[offset] = page->freelist;
1755         page->freelist = object;
1756         page->inuse--;
1757
1758         if (unlikely(PageSlubFrozen(page))) {
1759                 stat(c, FREE_FROZEN);
1760                 goto out_unlock;
1761         }
1762
1763         if (unlikely(!page->inuse))
1764                 goto slab_empty;
1765
1766         /*
1767          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
1768          * then add it.
1769          */
1770         if (unlikely(!prior)) {
1771                 add_partial(get_node(s, page_to_nid(page)), page, 1);
1772                 stat(c, FREE_ADD_PARTIAL);
1773         }
1774
1775 out_unlock:
1776         slab_unlock(page);
1777         return;
1778
1779 slab_empty:
1780         if (prior) {
1781                 /*
1782                  * Slab still on the partial list.
1783                  */
1784                 remove_partial(s, page);
1785                 stat(c, FREE_REMOVE_PARTIAL);
1786         }
1787         slab_unlock(page);
1788         stat(c, FREE_SLAB);
1789         discard_slab(s, page);
1790         return;
1791
1792 debug:
1793         if (!free_debug_processing(s, page, x, addr))
1794                 goto out_unlock;
1795         goto checks_ok;
1796 }
1797
1798 /*
1799  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
1800  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
1801  *
1802  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
1803  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
1804  * the item before.
1805  *
1806  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
1807  * with all sorts of special processing.
1808  */
1809 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s,
1810                         struct page *page, void *x, unsigned long addr)
1811 {
1812         void **object = (void *)x;
1813         struct kmem_cache_cpu *c;
1814         unsigned long flags;
1815
1816         local_irq_save(flags);
1817         c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1818         debug_check_no_locks_freed(object, c->objsize);
1819         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1820                 debug_check_no_obj_freed(object, c->objsize);
1821         if (likely(page == c->page && c->node >= 0)) {
1822                 object[c->offset] = c->freelist;
1823                 c->freelist = object;
1824                 stat(c, FREE_FASTPATH);
1825         } else
1826                 __slab_free(s, page, x, addr, c->offset);
1827
1828         local_irq_restore(flags);
1829 }
1830
1831 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
1832 {
1833         struct page *page;
1834
1835         page = virt_to_head_page(x);
1836
1837         slab_free(s, page, x, _RET_IP_);
1838
1839         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
1840 }
1841 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
1842
1843 /* Figure out on which slab page the object resides */
1844 static struct page *get_object_page(const void *x)
1845 {
1846         struct page *page = virt_to_head_page(x);
1847
1848         if (!PageSlab(page))
1849                 return NULL;
1850
1851         return page;
1852 }
1853
1854 /*
1855  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
1856  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
1857  * get the required alignment by putting one properly sized object after
1858  * another.
1859  *
1860  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
1861  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
1862  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
1863  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
1864  * locking overhead.
1865  */
1866
1867 /*
1868  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
1869  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
1870  * and increases the number of allocations possible without having to
1871  * take the list_lock.
1872  */
1873 static int slub_min_order;
1874 static int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
1875 static int slub_min_objects;
1876
1877 /*
1878  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
1879  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
1880  */
1881 static int slub_nomerge;
1882
1883 /*
1884  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
1885  *
1886  * The order of allocation has significant impact on performance and other
1887  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
1888  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
1889  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
1890  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
1891  * would be wasted.
1892  *
1893  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
1894  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
1895  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
1896  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
1897  *
1898  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
1899  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
1900  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
1901  * of space in favor of a small page order.
1902  *
1903  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
1904  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
1905  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
1906  * the smallest order which will fit the object.
1907  */
1908 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
1909                                 int max_order, int fract_leftover)
1910 {
1911         int order;
1912         int rem;
1913         int min_order = slub_min_order;
1914
1915         if ((PAGE_SIZE << min_order) / size > MAX_OBJS_PER_PAGE)
1916                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
1917
1918         for (order = max(min_order,
1919                                 fls(min_objects * size - 1) - PAGE_SHIFT);
1920                         order <= max_order; order++) {
1921
1922                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
1923
1924                 if (slab_size < min_objects * size)
1925                         continue;
1926
1927                 rem = slab_size % size;
1928
1929                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
1930                         break;
1931
1932         }
1933
1934         return order;
1935 }
1936
1937 static inline int calculate_order(int size)
1938 {
1939         int order;
1940         int min_objects;
1941         int fraction;
1942         int max_objects;
1943
1944         /*
1945          * Attempt to find best configuration for a slab. This
1946          * works by first attempting to generate a layout with
1947          * the best configuration and backing off gradually.
1948          *
1949          * First we reduce the acceptable waste in a slab. Then
1950          * we reduce the minimum objects required in a slab.
1951          */
1952         min_objects = slub_min_objects;
1953         if (!min_objects)
1954                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
1955         max_objects = (PAGE_SIZE << slub_max_order)/size;
1956         min_objects = min(min_objects, max_objects);
1957
1958         while (min_objects > 1) {
1959                 fraction = 16;
1960                 while (fraction >= 4) {
1961                         order = slab_order(size, min_objects,
1962                                                 slub_max_order, fraction);
1963                         if (order <= slub_max_order)
1964                                 return order;
1965                         fraction /= 2;
1966                 }
1967                 min_objects --;
1968         }
1969
1970         /*
1971          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
1972          * lets see if we can place a single object there.
1973          */
1974         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1);
1975         if (order <= slub_max_order)
1976                 return order;
1977
1978         /*
1979          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
1980          */
1981         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1);
1982         if (order < MAX_ORDER)
1983                 return order;
1984         return -ENOSYS;
1985 }
1986
1987 /*
1988  * Figure out what the alignment of the objects will be.
1989  */
1990 static unsigned long calculate_alignment(unsigned long flags,
1991                 unsigned long align, unsigned long size)
1992 {
1993         /*
1994          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
1995          * suggestion if the object is sufficiently large.
1996          *
1997          * The hardware cache alignment cannot override the specified
1998          * alignment though. If that is greater then use it.
1999          */
2000         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2001                 unsigned long ralign = cache_line_size();
2002                 while (size <= ralign / 2)
2003                         ralign /= 2;
2004                 align = max(align, ralign);
2005         }
2006
2007         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
2008                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2009
2010         return ALIGN(align, sizeof(void *));
2011 }
2012
2013 static void init_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache *s,
2014                         struct kmem_cache_cpu *c)
2015 {
2016         c->page = NULL;
2017         c->freelist = NULL;
2018         c->node = 0;
2019         c->offset = s->offset / sizeof(void *);
2020         c->objsize = s->objsize;
2021 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
2022         memset(c->stat, 0, NR_SLUB_STAT_ITEMS * sizeof(unsigned));
2023 #endif
2024 }
2025
2026 static void
2027 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n, struct kmem_cache *s)
2028 {
2029         n->nr_partial = 0;
2030         spin_lock_init(&n->list_lock);
2031         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
2032 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2033         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
2034         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
2035         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
2036 #endif
2037 }
2038
2039 #ifdef CONFIG_SMP
2040 /*
2041  * Per cpu array for per cpu structures.
2042  *
2043  * The per cpu array places all kmem_cache_cpu structures from one processor
2044  * close together meaning that it becomes possible that multiple per cpu
2045  * structures are contained in one cacheline. This may be particularly
2046  * beneficial for the kmalloc caches.
2047  *
2048  * A desktop system typically has around 60-80 slabs. With 100 here we are
2049  * likely able to get per cpu structures for all caches from the array defined
2050  * here. We must be able to cover all kmalloc caches during bootstrap.
2051  *
2052  * If the per cpu array is exhausted then fall back to kmalloc
2053  * of individual cachelines. No sharing is possible then.
2054  */
2055 #define NR_KMEM_CACHE_CPU 100
2056
2057 static DEFINE_PER_CPU(struct kmem_cache_cpu,
2058                                 kmem_cache_cpu)[NR_KMEM_CACHE_CPU];
2059
2060 static DEFINE_PER_CPU(struct kmem_cache_cpu *, kmem_cache_cpu_free);
2061 static DECLARE_BITMAP(kmem_cach_cpu_free_init_once, CONFIG_NR_CPUS);
2062
2063 static struct kmem_cache_cpu *alloc_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache *s,
2064                                                         int cpu, gfp_t flags)
2065 {
2066         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu);
2067
2068         if (c)
2069                 per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu) =
2070                                 (void *)c->freelist;
2071         else {
2072                 /* Table overflow: So allocate ourselves */
2073                 c = kmalloc_node(
2074                         ALIGN(sizeof(struct kmem_cache_cpu), cache_line_size()),
2075                         flags, cpu_to_node(cpu));
2076                 if (!c)
2077                         return NULL;
2078         }
2079
2080         init_kmem_cache_cpu(s, c);
2081         return c;
2082 }
2083
2084 static void free_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache_cpu *c, int cpu)
2085 {
2086         if (c < per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu) ||
2087                         c >= per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu) + NR_KMEM_CACHE_CPU) {
2088                 kfree(c);
2089                 return;
2090         }
2091         c->freelist = (void *)per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu);
2092         per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu) = c;
2093 }
2094
2095 static void free_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2096 {
2097         int cpu;
2098
2099         for_each_online_cpu(cpu) {
2100                 struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
2101
2102                 if (c) {
2103                         s->cpu_slab[cpu] = NULL;
2104                         free_kmem_cache_cpu(c, cpu);
2105                 }
2106         }
2107 }
2108
2109 static int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
2110 {
2111         int cpu;
2112
2113         for_each_online_cpu(cpu) {
2114                 struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
2115
2116                 if (c)
2117                         continue;
2118
2119                 c = alloc_kmem_cache_cpu(s, cpu, flags);
2120                 if (!c) {
2121                         free_kmem_cache_cpus(s);
2122                         return 0;
2123                 }
2124                 s->cpu_slab[cpu] = c;
2125         }
2126         return 1;
2127 }
2128
2129 /*
2130  * Initialize the per cpu array.
2131  */
2132 static void init_alloc_cpu_cpu(int cpu)
2133 {
2134         int i;
2135
2136         if (cpumask_test_cpu(cpu, to_cpumask(kmem_cach_cpu_free_init_once)))
2137                 return;
2138
2139         for (i = NR_KMEM_CACHE_CPU - 1; i >= 0; i--)
2140                 free_kmem_cache_cpu(&per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu)[i], cpu);
2141
2142         cpumask_set_cpu(cpu, to_cpumask(kmem_cach_cpu_free_init_once));
2143 }
2144
2145 static void __init init_alloc_cpu(void)
2146 {
2147         int cpu;
2148
2149         for_each_online_cpu(cpu)
2150                 init_alloc_cpu_cpu(cpu);
2151   }
2152
2153 #else
2154 static inline void free_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s) {}
2155 static inline void init_alloc_cpu(void) {}
2156
2157 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
2158 {
2159         init_kmem_cache_cpu(s, &s->cpu_slab);
2160         return 1;
2161 }
2162 #endif
2163
2164 #ifdef CONFIG_NUMA
2165 /*
2166  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
2167  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
2168  * possible.
2169  *
2170  * Note that this function only works on the kmalloc_node_cache
2171  * when allocating for the kmalloc_node_cache. This is used for bootstrapping
2172  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
2173  */
2174 static void early_kmem_cache_node_alloc(gfp_t gfpflags, int node)
2175 {
2176         struct page *page;
2177         struct kmem_cache_node *n;
2178         unsigned long flags;
2179
2180         BUG_ON(kmalloc_caches->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
2181
2182         page = new_slab(kmalloc_caches, gfpflags, node);
2183
2184         BUG_ON(!page);
2185         if (page_to_nid(page) != node) {
2186                 printk(KERN_ERR "SLUB: Unable to allocate memory from "
2187                                 "node %d\n", node);
2188                 printk(KERN_ERR "SLUB: Allocating a useless per node structure "
2189                                 "in order to be able to continue\n");
2190         }
2191
2192         n = page->freelist;
2193         BUG_ON(!n);
2194         page->freelist = get_freepointer(kmalloc_caches, n);
2195         page->inuse++;
2196         kmalloc_caches->node[node] = n;
2197 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2198         init_object(kmalloc_caches, n, 1);
2199         init_tracking(kmalloc_caches, n);
2200 #endif
2201         init_kmem_cache_node(n, kmalloc_caches);
2202         inc_slabs_node(kmalloc_caches, node, page->objects);
2203
2204         /*
2205          * lockdep requires consistent irq usage for each lock
2206          * so even though there cannot be a race this early in
2207          * the boot sequence, we still disable irqs.
2208          */
2209         local_irq_save(flags);
2210         add_partial(n, page, 0);
2211         local_irq_restore(flags);
2212 }
2213
2214 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2215 {
2216         int node;
2217
2218         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2219                 struct kmem_cache_node *n = s->node[node];
2220                 if (n && n != &s->local_node)
2221                         kmem_cache_free(kmalloc_caches, n);
2222                 s->node[node] = NULL;
2223         }
2224 }
2225
2226 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2227 {
2228         int node;
2229         int local_node;
2230
2231         if (slab_state >= UP)
2232                 local_node = page_to_nid(virt_to_page(s));
2233         else
2234                 local_node = 0;
2235
2236         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2237                 struct kmem_cache_node *n;
2238
2239                 if (local_node == node)
2240                         n = &s->local_node;
2241                 else {
2242                         if (slab_state == DOWN) {
2243                                 early_kmem_cache_node_alloc(gfpflags, node);
2244                                 continue;
2245                         }
2246                         n = kmem_cache_alloc_node(kmalloc_caches,
2247                                                         gfpflags, node);
2248
2249                         if (!n) {
2250                                 free_kmem_cache_nodes(s);
2251                                 return 0;
2252                         }
2253
2254                 }
2255                 s->node[node] = n;
2256                 init_kmem_cache_node(n, s);
2257         }
2258         return 1;
2259 }
2260 #else
2261 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2262 {
2263 }
2264
2265 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2266 {
2267         init_kmem_cache_node(&s->local_node, s);
2268         return 1;
2269 }
2270 #endif
2271
2272 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
2273 {
2274         if (min < MIN_PARTIAL)
2275                 min = MIN_PARTIAL;
2276         else if (min > MAX_PARTIAL)
2277                 min = MAX_PARTIAL;
2278         s->min_partial = min;
2279 }
2280
2281 /*
2282  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
2283  * a slab object.
2284  */
2285 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
2286 {
2287         unsigned long flags = s->flags;
2288         unsigned long size = s->objsize;
2289         unsigned long align = s->align;
2290         int order;
2291
2292         /*
2293          * Round up object size to the next word boundary. We can only
2294          * place the free pointer at word boundaries and this determines
2295          * the possible location of the free pointer.
2296          */
2297         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
2298
2299 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2300         /*
2301          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
2302          * the slab may touch the object after free or before allocation
2303          * then we should never poison the object itself.
2304          */
2305         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) &&
2306                         !s->ctor)
2307                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
2308         else
2309                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
2310
2311
2312         /*
2313          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
2314          * end of the object and the free pointer. If not then add an
2315          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
2316          */
2317         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->objsize)
2318                 size += sizeof(void *);
2319 #endif
2320
2321         /*
2322          * With that we have determined the number of bytes in actual use
2323          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
2324          */
2325         s->inuse = size;
2326
2327         if (((flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
2328                 s->ctor)) {
2329                 /*
2330                  * Relocate free pointer after the object if it is not
2331                  * permitted to overwrite the first word of the object on
2332                  * kmem_cache_free.
2333                  *
2334                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
2335                  * destructor or are poisoning the objects.
2336                  */
2337                 s->offset = size;
2338                 size += sizeof(void *);
2339         }
2340
2341 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2342         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2343                 /*
2344                  * Need to store information about allocs and frees after
2345                  * the object.
2346                  */
2347                 size += 2 * sizeof(struct track);
2348
2349         if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2350                 /*
2351                  * Add some empty padding so that we can catch
2352                  * overwrites from earlier objects rather than let
2353                  * tracking information or the free pointer be
2354                  * corrupted if a user writes before the start
2355                  * of the object.
2356                  */
2357                 size += sizeof(void *);
2358 #endif
2359
2360         /*
2361          * Determine the alignment based on various parameters that the
2362          * user specified and the dynamic determination of cache line size
2363          * on bootup.
2364          */
2365         align = calculate_alignment(flags, align, s->objsize);
2366
2367         /*
2368          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
2369          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
2370          * each object to conform to the alignment.
2371          */
2372         size = ALIGN(size, align);
2373         s->size = size;
2374         if (forced_order >= 0)
2375                 order = forced_order;
2376         else
2377                 order = calculate_order(size);
2378
2379         if (order < 0)
2380                 return 0;
2381
2382         s->allocflags = 0;
2383         if (order)
2384                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
2385
2386         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
2387                 s->allocflags |= SLUB_DMA;
2388
2389         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2390                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2391
2392         /*
2393          * Determine the number of objects per slab
2394          */
2395         s->oo = oo_make(order, size);
2396         s->min = oo_make(get_order(size), size);
2397         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
2398                 s->max = s->oo;
2399
2400         return !!oo_objects(s->oo);
2401
2402 }
2403
2404 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags,
2405                 const char *name, size_t size,
2406                 size_t align, unsigned long flags,
2407                 void (*ctor)(void *))
2408 {
2409         memset(s, 0, kmem_size);
2410         s->name = name;
2411         s->ctor = ctor;
2412         s->objsize = size;
2413         s->align = align;
2414         s->flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, ctor);
2415
2416         if (!calculate_sizes(s, -1))
2417                 goto error;
2418
2419         /*
2420          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
2421          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
2422          */
2423         set_min_partial(s, ilog2(s->size));
2424         s->refcount = 1;
2425 #ifdef CONFIG_NUMA
2426         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
2427 #endif
2428         if (!init_kmem_cache_nodes(s, gfpflags & ~SLUB_DMA))
2429                 goto error;
2430
2431         if (alloc_kmem_cache_cpus(s, gfpflags & ~SLUB_DMA))
2432                 return 1;
2433         free_kmem_cache_nodes(s);
2434 error:
2435         if (flags & SLAB_PANIC)
2436                 panic("Cannot create slab %s size=%lu realsize=%u "
2437                         "order=%u offset=%u flags=%lx\n",
2438                         s->name, (unsigned long)size, s->size, oo_order(s->oo),
2439                         s->offset, flags);
2440         return 0;
2441 }
2442
2443 /*
2444  * Check if a given pointer is valid
2445  */
2446 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *s, const void *object)
2447 {
2448         struct page *page;
2449
2450         page = get_object_page(object);
2451
2452         if (!page || s != page->slab)
2453                 /* No slab or wrong slab */
2454                 return 0;
2455
2456         if (!check_valid_pointer(s, page, object))
2457                 return 0;
2458
2459         /*
2460          * We could also check if the object is on the slabs freelist.
2461          * But this would be too expensive and it seems that the main
2462          * purpose of kmem_ptr_valid() is to check if the object belongs
2463          * to a certain slab.
2464          */
2465         return 1;
2466 }
2467 EXPORT_SYMBOL(kmem_ptr_validate);
2468
2469 /*
2470  * Determine the size of a slab object
2471  */
2472 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
2473 {
2474         return s->objsize;
2475 }
2476 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
2477
2478 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *s)
2479 {
2480         return s->name;
2481 }
2482 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_name);
2483
2484 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2485                                                         const char *text)
2486 {
2487 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2488         void *addr = page_address(page);
2489         void *p;
2490         DECLARE_BITMAP(map, page->objects);
2491
2492         bitmap_zero(map, page->objects);
2493         slab_err(s, page, "%s", text);
2494         slab_lock(page);
2495         for_each_free_object(p, s, page->freelist)
2496                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
2497
2498         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
2499
2500                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map)) {
2501                         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu\n",
2502                                                         p, p - addr);
2503                         print_tracking(s, p);
2504                 }
2505         }
2506         slab_unlock(page);
2507 #endif
2508 }
2509
2510 /*
2511  * Attempt to free all partial slabs on a node.
2512  */
2513 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
2514 {
2515         unsigned long flags;
2516         struct page *page, *h;
2517
2518         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2519         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, lru) {
2520                 if (!page->inuse) {
2521                         list_del(&page->lru);
2522                         discard_slab(s, page);
2523                         n->nr_partial--;
2524                 } else {
2525                         list_slab_objects(s, page,
2526                                 "Objects remaining on kmem_cache_close()");
2527                 }
2528         }
2529         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2530 }
2531
2532 /*
2533  * Release all resources used by a slab cache.
2534  */
2535 static inline int kmem_cache_close(struct kmem_cache *s)
2536 {
2537         int node;
2538
2539         flush_all(s);
2540
2541         /* Attempt to free all objects */
2542         free_kmem_cache_cpus(s);
2543         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2544                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
2545
2546                 free_partial(s, n);
2547                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
2548                         return 1;
2549         }
2550         free_kmem_cache_nodes(s);
2551         return 0;
2552 }
2553
2554 /*
2555  * Close a cache and release the kmem_cache structure
2556  * (must be used for caches created using kmem_cache_create)
2557  */
2558 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
2559 {
2560         down_write(&slub_lock);
2561         s->refcount--;
2562         if (!s->refcount) {
2563                 list_del(&s->list);
2564                 up_write(&slub_lock);
2565                 if (kmem_cache_close(s)) {
2566                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: %s called for cache that "
2567                                 "still has objects.\n", s->name, __func__);
2568                         dump_stack();
2569                 }
2570                 sysfs_slab_remove(s);
2571         } else
2572                 up_write(&slub_lock);
2573 }
2574 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2575
2576 /********************************************************************
2577  *              Kmalloc subsystem
2578  *******************************************************************/
2579
2580 struct kmem_cache kmalloc_caches[SLUB_PAGE_SHIFT] __cacheline_aligned;
2581 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
2582
2583 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
2584 {
2585         get_option(&str, &slub_min_order);
2586
2587         return 1;
2588 }
2589
2590 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
2591
2592 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
2593 {
2594         get_option(&str, &slub_max_order);
2595         slub_max_order = min(slub_max_order, MAX_ORDER - 1);
2596
2597         return 1;
2598 }
2599
2600 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
2601
2602 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
2603 {
2604         get_option(&str, &slub_min_objects);
2605
2606         return 1;
2607 }
2608
2609 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
2610
2611 static int __init setup_slub_nomerge(char *str)
2612 {
2613         slub_nomerge = 1;
2614         return 1;
2615 }
2616
2617 __setup("slub_nomerge", setup_slub_nomerge);
2618
2619 static struct kmem_cache *create_kmalloc_cache(struct kmem_cache *s,
2620                 const char *name, int size, gfp_t gfp_flags)
2621 {
2622         unsigned int flags = 0;
2623
2624         if (gfp_flags & SLUB_DMA)
2625                 flags = SLAB_CACHE_DMA;
2626
2627         down_write(&slub_lock);
2628         if (!kmem_cache_open(s, gfp_flags, name, size, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
2629                                                                 flags, NULL))
2630                 goto panic;
2631
2632         list_add(&s->list, &slab_caches);
2633         up_write(&slub_lock);
2634         if (sysfs_slab_add(s))
2635                 goto panic;
2636         return s;
2637
2638 panic:
2639         panic("Creation of kmalloc slab %s size=%d failed.\n", name, size);
2640 }
2641
2642 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2643 static struct kmem_cache *kmalloc_caches_dma[SLUB_PAGE_SHIFT];
2644
2645 static void sysfs_add_func(struct work_struct *w)
2646 {
2647         struct kmem_cache *s;
2648
2649         down_write(&slub_lock);
2650         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2651                 if (s->flags & __SYSFS_ADD_DEFERRED) {
2652                         s->flags &= ~__SYSFS_ADD_DEFERRED;
2653                         sysfs_slab_add(s);
2654                 }
2655         }
2656         up_write(&slub_lock);
2657 }
2658
2659 static DECLARE_WORK(sysfs_add_work, sysfs_add_func);
2660
2661 static noinline struct kmem_cache *dma_kmalloc_cache(int index, gfp_t flags)
2662 {
2663         struct kmem_cache *s;
2664         char *text;
2665         size_t realsize;
2666
2667         s = kmalloc_caches_dma[index];
2668         if (s)
2669                 return s;
2670
2671         /* Dynamically create dma cache */
2672         if (flags & __GFP_WAIT)
2673                 down_write(&slub_lock);
2674         else {
2675                 if (!down_write_trylock(&slub_lock))
2676                         goto out;
2677         }
2678
2679         if (kmalloc_caches_dma[index])
2680                 goto unlock_out;
2681
2682         realsize = kmalloc_caches[index].objsize;
2683         text = kasprintf(flags & ~SLUB_DMA, "kmalloc_dma-%d",
2684                          (unsigned int)realsize);
2685         s = kmalloc(kmem_size, flags & ~SLUB_DMA);
2686
2687         if (!s || !text || !kmem_cache_open(s, flags, text,
2688                         realsize, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
2689                         SLAB_CACHE_DMA|__SYSFS_ADD_DEFERRED, NULL)) {
2690                 kfree(s);
2691                 kfree(text);
2692                 goto unlock_out;
2693         }
2694
2695         list_add(&s->list, &slab_caches);
2696         kmalloc_caches_dma[index] = s;
2697
2698         schedule_work(&sysfs_add_work);
2699
2700 unlock_out:
2701         up_write(&slub_lock);
2702 out:
2703         return kmalloc_caches_dma[index];
2704 }
2705 #endif
2706
2707 /*
2708  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
2709  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
2710  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
2711  * fls.
2712  */
2713 static s8 size_index[24] = {
2714         3,      /* 8 */
2715         4,      /* 16 */
2716         5,      /* 24 */
2717         5,      /* 32 */
2718         6,      /* 40 */
2719         6,      /* 48 */
2720         6,      /* 56 */
2721         6,      /* 64 */
2722         1,      /* 72 */
2723         1,      /* 80 */
2724         1,      /* 88 */
2725         1,      /* 96 */
2726         7,      /* 104 */
2727         7,      /* 112 */
2728         7,      /* 120 */
2729         7,      /* 128 */
2730         2,      /* 136 */
2731         2,      /* 144 */
2732         2,      /* 152 */
2733         2,      /* 160 */
2734         2,      /* 168 */
2735         2,      /* 176 */
2736         2,      /* 184 */
2737         2       /* 192 */
2738 };
2739
2740 static struct kmem_cache *get_slab(size_t size, gfp_t flags)
2741 {
2742         int index;
2743
2744         if (size <= 192) {
2745                 if (!size)
2746                         return ZERO_SIZE_PTR;
2747
2748                 index = size_index[(size - 1) / 8];
2749         } else
2750                 index = fls(size - 1);
2751
2752 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2753         if (unlikely((flags & SLUB_DMA)))
2754                 return dma_kmalloc_cache(index, flags);
2755
2756 #endif
2757         return &kmalloc_caches[index];
2758 }
2759
2760 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
2761 {
2762         struct kmem_cache *s;
2763         void *ret;
2764
2765         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
2766                 return kmalloc_large(size, flags);
2767
2768         s = get_slab(size, flags);
2769
2770         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2771                 return s;
2772
2773         ret = slab_alloc(s, flags, -1, _RET_IP_);
2774
2775         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
2776
2777         return ret;
2778 }
2779 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
2780
2781 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
2782 {
2783         struct page *page = alloc_pages_node(node, flags | __GFP_COMP,
2784                                                 get_order(size));
2785
2786         if (page)
2787                 return page_address(page);
2788         else
2789                 return NULL;
2790 }
2791
2792 #ifdef CONFIG_NUMA
2793 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
2794 {
2795         struct kmem_cache *s;
2796         void *ret;
2797
2798         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE)) {
2799                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
2800
2801                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2802                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
2803                                    flags, node);
2804
2805                 return ret;
2806         }
2807
2808         s = get_slab(size, flags);
2809
2810         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2811                 return s;
2812
2813         ret = slab_alloc(s, flags, node, _RET_IP_);
2814
2815         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
2816
2817         return ret;
2818 }
2819 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
2820 #endif
2821
2822 size_t ksize(const void *object)
2823 {
2824         struct page *page;
2825         struct kmem_cache *s;
2826
2827         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
2828                 return 0;
2829
2830         page = virt_to_head_page(object);
2831
2832         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
2833                 WARN_ON(!PageCompound(page));
2834                 return PAGE_SIZE << compound_order(page);
2835         }
2836         s = page->slab;
2837
2838 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2839         /*
2840          * Debugging requires use of the padding between object
2841          * and whatever may come after it.
2842          */
2843         if (s->flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON))
2844                 return s->objsize;
2845
2846 #endif
2847         /*
2848          * If we have the need to store the freelist pointer
2849          * back there or track user information then we can
2850          * only use the space before that information.
2851          */
2852         if (s->flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_STORE_USER))
2853                 return s->inuse;
2854         /*
2855          * Else we can use all the padding etc for the allocation
2856          */
2857         return s->size;
2858 }
2859 EXPORT_SYMBOL(ksize);
2860
2861 void kfree(const void *x)
2862 {
2863         struct page *page;
2864         void *object = (void *)x;
2865
2866         trace_kfree(_RET_IP_, x);
2867
2868         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
2869                 return;
2870
2871         page = virt_to_head_page(x);
2872         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
2873                 BUG_ON(!PageCompound(page));
2874                 put_page(page);
2875                 return;
2876         }
2877         slab_free(page->slab, page, object, _RET_IP_);
2878 }
2879 EXPORT_SYMBOL(kfree);
2880
2881 /*
2882  * kmem_cache_shrink removes empty slabs from the partial lists and sorts
2883  * the remaining slabs by the number of items in use. The slabs with the
2884  * most items in use come first. New allocations will then fill those up
2885  * and thus they can be removed from the partial lists.
2886  *
2887  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
2888  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
2889  * are freed in them.
2890  */
2891 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
2892 {
2893         int node;
2894         int i;
2895         struct kmem_cache_node *n;
2896         struct page *page;
2897         struct page *t;
2898         int objects = oo_objects(s->max);
2899         struct list_head *slabs_by_inuse =
2900                 kmalloc(sizeof(struct list_head) * objects, GFP_KERNEL);
2901         unsigned long flags;
2902
2903         if (!slabs_by_inuse)
2904                 return -ENOMEM;
2905
2906         flush_all(s);
2907         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2908                 n = get_node(s, node);
2909
2910                 if (!n->nr_partial)
2911                         continue;
2912
2913                 for (i = 0; i < objects; i++)
2914                         INIT_LIST_HEAD(slabs_by_inuse + i);
2915
2916                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2917
2918                 /*
2919                  * Build lists indexed by the items in use in each slab.
2920                  *
2921                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
2922                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
2923                  */
2924                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, lru) {
2925                         if (!page->inuse && slab_trylock(page)) {
2926                                 /*
2927                                  * Must hold slab lock here because slab_free
2928                                  * may have freed the last object and be
2929                                  * waiting to release the slab.
2930                                  */
2931                                 list_del(&page->lru);
2932                                 n->nr_partial--;
2933                                 slab_unlock(page);
2934                                 discard_slab(s, page);
2935                         } else {
2936                                 list_move(&page->lru,
2937                                 slabs_by_inuse + page->inuse);
2938                         }
2939                 }
2940
2941                 /*
2942                  * Rebuild the partial list with the slabs filled up most
2943                  * first and the least used slabs at the end.
2944                  */
2945                 for (i = objects - 1; i >= 0; i--)
2946                         list_splice(slabs_by_inuse + i, n->partial.prev);
2947
2948                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2949         }
2950
2951         kfree(slabs_by_inuse);
2952         return 0;
2953 }
2954 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2955
2956 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
2957 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
2958 {
2959         struct kmem_cache *s;
2960
2961         down_read(&slub_lock);
2962         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
2963                 kmem_cache_shrink(s);
2964         up_read(&slub_lock);
2965
2966         return 0;
2967 }
2968
2969 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
2970 {
2971         struct kmem_cache_node *n;
2972         struct kmem_cache *s;
2973         struct memory_notify *marg = arg;
2974         int offline_node;
2975
2976         offline_node = marg->status_change_nid;
2977
2978         /*
2979          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
2980          * for it yet.
2981          */
2982         if (offline_node < 0)
2983                 return;
2984
2985         down_read(&slub_lock);
2986         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2987                 n = get_node(s, offline_node);
2988                 if (n) {
2989                         /*
2990                          * if n->nr_slabs > 0, slabs still exist on the node
2991                          * that is going down. We were unable to free them,
2992                          * and offline_pages() function shoudn't call this
2993                          * callback. So, we must fail.
2994                          */
2995                         BUG_ON(slabs_node(s, offline_node));
2996
2997                         s->node[offline_node] = NULL;
2998                         kmem_cache_free(kmalloc_caches, n);
2999                 }
3000         }
3001         up_read(&slub_lock);
3002 }
3003
3004 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
3005 {
3006         struct kmem_cache_node *n;
3007         struct kmem_cache *s;
3008         struct memory_notify *marg = arg;
3009         int nid = marg->status_change_nid;
3010         int ret = 0;
3011
3012         /*
3013          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
3014          * already created. Nothing to do.
3015          */
3016         if (nid < 0)
3017                 return 0;
3018
3019         /*
3020          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
3021          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
3022          * online.
3023          */
3024         down_read(&slub_lock);
3025         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3026                 /*
3027                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
3028                  *      since memory is not yet available from the node that
3029                  *      is brought up.
3030                  */
3031                 n = kmem_cache_alloc(kmalloc_caches, GFP_KERNEL);
3032                 if (!n) {
3033                         ret = -ENOMEM;
3034                         goto out;
3035                 }
3036                 init_kmem_cache_node(n, s);
3037                 s->node[nid] = n;
3038         }
3039 out:
3040         up_read(&slub_lock);
3041         return ret;
3042 }
3043
3044 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
3045                                 unsigned long action, void *arg)
3046 {
3047         int ret = 0;
3048
3049         switch (action) {
3050         case MEM_GOING_ONLINE:
3051                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
3052                 break;
3053         case MEM_GOING_OFFLINE:
3054                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
3055                 break;
3056         case MEM_OFFLINE:
3057         case MEM_CANCEL_ONLINE:
3058                 slab_mem_offline_callback(arg);
3059                 break;
3060         case MEM_ONLINE:
3061         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
3062                 break;
3063         }
3064         if (ret)
3065                 ret = notifier_from_errno(ret);
3066         else
3067                 ret = NOTIFY_OK;
3068         return ret;
3069 }
3070
3071 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
3072
3073 /********************************************************************
3074  *                      Basic setup of slabs
3075  *******************************************************************/
3076
3077 void __init kmem_cache_init(void)
3078 {
3079         int i;
3080         int caches = 0;
3081
3082         init_alloc_cpu();
3083
3084 #ifdef CONFIG_NUMA
3085         /*
3086          * Must first have the slab cache available for the allocations of the
3087          * struct kmem_cache_node's. There is special bootstrap code in
3088          * kmem_cache_open for slab_state == DOWN.
3089          */
3090         create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[0], "kmem_cache_node",
3091                 sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_KERNEL);
3092         kmalloc_caches[0].refcount = -1;
3093         caches++;
3094
3095         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
3096 #endif
3097
3098         /* Able to allocate the per node structures */
3099         slab_state = PARTIAL;
3100
3101         /* Caches that are not of the two-to-the-power-of size */
3102         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64) {
3103                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[1],
3104                                 "kmalloc-96", 96, GFP_KERNEL);
3105                 caches++;
3106                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[2],
3107                                 "kmalloc-192", 192, GFP_KERNEL);
3108                 caches++;
3109         }
3110
3111         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i < SLUB_PAGE_SHIFT; i++) {
3112                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[i],
3113                         "kmalloc", 1 << i, GFP_KERNEL);
3114                 caches++;
3115         }
3116
3117
3118         /*
3119          * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
3120          * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
3121          * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
3122          *
3123          * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
3124          * handle the index determination for the smaller caches.
3125          *
3126          * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
3127          * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
3128          */
3129         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
3130                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
3131
3132         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8)
3133                 size_index[(i - 1) / 8] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
3134
3135         if (KMALLOC_MIN_SIZE == 128) {
3136                 /*
3137                  * The 192 byte sized cache is not used if the alignment
3138                  * is 128 byte. Redirect kmalloc to use the 256 byte cache
3139                  * instead.
3140                  */
3141                 for (i = 128 + 8; i <= 192; i += 8)
3142                         size_index[(i - 1) / 8] = 8;
3143         }
3144
3145         slab_state = UP;
3146
3147         /* Provide the correct kmalloc names now that the caches are up */
3148         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i < SLUB_PAGE_SHIFT; i++)
3149                 kmalloc_caches[i]. name =
3150                         kasprintf(GFP_KERNEL, "kmalloc-%d", 1 << i);
3151
3152 #ifdef CONFIG_SMP
3153         register_cpu_notifier(&slab_notifier);
3154         kmem_size = offsetof(struct kmem_cache, cpu_slab) +
3155                                 nr_cpu_ids * sizeof(struct kmem_cache_cpu *);
3156 #else
3157         kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
3158 #endif
3159
3160         printk(KERN_INFO
3161                 "SLUB: Genslabs=%d, HWalign=%d, Order=%d-%d, MinObjects=%d,"
3162                 " CPUs=%d, Nodes=%d\n",
3163                 caches, cache_line_size(),
3164                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
3165                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
3166 }
3167
3168 /*
3169  * Find a mergeable slab cache
3170  */
3171 static int slab_unmergeable(struct kmem_cache *s)
3172 {
3173         if (slub_nomerge || (s->flags & SLUB_NEVER_MERGE))
3174                 return 1;
3175
3176         if (s->ctor)
3177                 return 1;
3178
3179         /*
3180          * We may have set a slab to be unmergeable during bootstrap.
3181          */
3182         if (s->refcount < 0)
3183                 return 1;
3184
3185         return 0;
3186 }
3187
3188 static struct kmem_cache *find_mergeable(size_t size,
3189                 size_t align, unsigned long flags, const char *name,
3190                 void (*ctor)(void *))
3191 {
3192         struct kmem_cache *s;
3193
3194         if (slub_nomerge || (flags & SLUB_NEVER_MERGE))
3195                 return NULL;
3196
3197         if (ctor)
3198                 return NULL;
3199
3200         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
3201         align = calculate_alignment(flags, align, size);
3202         size = ALIGN(size, align);
3203         flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, NULL);
3204
3205         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3206                 if (slab_unmergeable(s))
3207                         continue;
3208
3209                 if (size > s->size)
3210                         continue;
3211
3212                 if ((flags & SLUB_MERGE_SAME) != (s->flags & SLUB_MERGE_SAME))
3213                                 continue;
3214                 /*
3215                  * Check if alignment is compatible.
3216                  * Courtesy of Adrian Drzewiecki
3217                  */
3218                 if ((s->size & ~(align - 1)) != s->size)
3219                         continue;
3220
3221                 if (s->size - size >= sizeof(void *))
3222                         continue;
3223
3224                 return s;
3225         }
3226         return NULL;
3227 }
3228
3229 struct kmem_cache *kmem_cache_create(const char *name, size_t size,
3230                 size_t align, unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
3231 {
3232         struct kmem_cache *s;
3233
3234         down_write(&slub_lock);
3235         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
3236         if (s) {
3237                 int cpu;
3238
3239                 s->refcount++;
3240                 /*
3241                  * Adjust the object sizes so that we clear
3242                  * the complete object on kzalloc.
3243                  */
3244                 s->objsize = max(s->objsize, (int)size);
3245
3246                 /*
3247                  * And then we need to update the object size in the
3248                  * per cpu structures
3249                  */
3250                 for_each_online_cpu(cpu)
3251                         get_cpu_slab(s, cpu)->objsize = s->objsize;
3252
3253                 s->inuse = max_t(int, s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
3254                 up_write(&slub_lock);
3255
3256                 if (sysfs_slab_alias(s, name)) {
3257                         down_write(&slub_lock);
3258                         s->refcount--;
3259                         up_write(&slub_lock);
3260                         goto err;
3261                 }
3262                 return s;
3263         }
3264
3265         s = kmalloc(kmem_size, GFP_KERNEL);
3266         if (s) {
3267                 if (kmem_cache_open(s, GFP_KERNEL, name,
3268                                 size, align, flags, ctor)) {
3269                         list_add(&s->list, &slab_caches);
3270                         up_write(&slub_lock);
3271                         if (sysfs_slab_add(s)) {
3272                                 down_write(&slub_lock);
3273                                 list_del(&s->list);
3274                                 up_write(&slub_lock);
3275                                 kfree(s);
3276                                 goto err;
3277                         }
3278                         return s;
3279                 }
3280                 kfree(s);
3281         }
3282         up_write(&slub_lock);
3283
3284 err:
3285         if (flags & SLAB_PANIC)
3286                 panic("Cannot create slabcache %s\n", name);
3287         else
3288                 s = NULL;
3289         return s;
3290 }
3291 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
3292
3293 #ifdef CONFIG_SMP
3294 /*
3295  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
3296  * necessary.
3297  */
3298 static int __cpuinit slab_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3299                 unsigned long action, void *hcpu)
3300 {
3301         long cpu = (long)hcpu;
3302         struct kmem_cache *s;
3303         unsigned long flags;
3304
3305         switch (action) {
3306         case CPU_UP_PREPARE:
3307         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3308                 init_alloc_cpu_cpu(cpu);
3309                 down_read(&slub_lock);
3310                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
3311                         s->cpu_slab[cpu] = alloc_kmem_cache_cpu(s, cpu,
3312                                                         GFP_KERNEL);
3313                 up_read(&slub_lock);
3314                 break;
3315
3316         case CPU_UP_CANCELED:
3317         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3318         case CPU_DEAD:
3319         case CPU_DEAD_FROZEN:
3320                 down_read(&slub_lock);
3321                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3322                         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
3323
3324                         local_irq_save(flags);
3325                         __flush_cpu_slab(s, cpu);
3326                         local_irq_restore(flags);
3327                         free_kmem_cache_cpu(c, cpu);
3328                         s->cpu_slab[cpu] = NULL;
3329                 }
3330                 up_read(&slub_lock);
3331                 break;
3332         default:
3333                 break;
3334         }
3335         return NOTIFY_OK;
3336 }
3337
3338 static struct notifier_block __cpuinitdata slab_notifier = {
3339         .notifier_call = slab_cpuup_callback
3340 };
3341
3342 #endif
3343
3344 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags, unsigned long caller)
3345 {
3346         struct kmem_cache *s;
3347         void *ret;
3348
3349         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
3350                 return kmalloc_large(size, gfpflags);
3351
3352         s = get_slab(size, gfpflags);
3353
3354         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3355                 return s;
3356
3357         ret = slab_alloc(s, gfpflags, -1, caller);
3358
3359         /* Honor the call site pointer we recieved. */
3360         trace_kmalloc(caller, ret, size, s->size, gfpflags);
3361
3362         return ret;
3363 }
3364
3365 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags,
3366                                         int node, unsigned long caller)
3367 {
3368         struct kmem_cache *s;
3369         void *ret;
3370
3371         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
3372                 return kmalloc_large_node(size, gfpflags, node);
3373
3374         s = get_slab(size, gfpflags);
3375
3376         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3377                 return s;
3378
3379         ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, caller);
3380
3381         /* Honor the call site pointer we recieved. */
3382         trace_kmalloc_node(caller, ret, size, s->size, gfpflags, node);
3383
3384         return ret;
3385 }
3386
3387 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3388 static int count_inuse(struct page *page)
3389 {
3390         return page->inuse;
3391 }
3392
3393 static int count_total(struct page *page)
3394 {
3395         return page->objects;
3396 }
3397
3398 static int validate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3399                                                 unsigned long *map)
3400 {
3401         void *p;
3402         void *addr = page_address(page);
3403
3404         if (!check_slab(s, page) ||
3405                         !on_freelist(s, page, NULL))
3406                 return 0;
3407
3408         /* Now we know that a valid freelist exists */
3409         bitmap_zero(map, page->objects);
3410
3411         for_each_free_object(p, s, page->freelist) {
3412                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
3413                 if (!check_object(s, page, p, 0))
3414                         return 0;
3415         }
3416
3417         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
3418                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
3419                         if (!check_object(s, page, p, 1))
3420                                 return 0;
3421         return 1;
3422 }
3423
3424 static void validate_slab_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3425                                                 unsigned long *map)
3426 {
3427         if (slab_trylock(page)) {
3428                 validate_slab(s, page, map);
3429                 slab_unlock(page);
3430         } else
3431                 printk(KERN_INFO "SLUB %s: Skipped busy slab 0x%p\n",
3432                         s->name, page);
3433
3434         if (s->flags & DEBUG_DEFAULT_FLAGS) {
3435                 if (!PageSlubDebug(page))
3436                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: SlubDebug not set "
3437                                 "on slab 0x%p\n", s->name, page);
3438         } else {
3439                 if (PageSlubDebug(page))
3440                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: SlubDebug set on "
3441                                 "slab 0x%p\n", s->name, page);
3442         }
3443 }
3444
3445 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
3446                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *map)
3447 {
3448         unsigned long count = 0;
3449         struct page *page;
3450         unsigned long flags;
3451
3452         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3453
3454         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru) {
3455                 validate_slab_slab(s, page, map);
3456                 count++;
3457         }
3458         if (count != n->nr_partial)
3459                 printk(KERN_ERR "SLUB %s: %ld partial slabs counted but "
3460                         "counter=%ld\n", s->name, count, n->nr_partial);
3461
3462         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
3463                 goto out;
3464
3465         list_for_each_entry(page, &n->full, lru) {
3466                 validate_slab_slab(s, page, map);
3467                 count++;
3468         }
3469         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs))
3470                 printk(KERN_ERR "SLUB: %s %ld slabs counted but "
3471                         "counter=%ld\n", s->name, count,
3472                         atomic_long_read(&n->nr_slabs));
3473
3474 out:
3475         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3476         return count;
3477 }
3478
3479 static long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
3480 {
3481         int node;
3482         unsigned long count = 0;
3483         unsigned long *map = kmalloc(BITS_TO_LONGS(oo_objects(s->max)) *
3484                                 sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
3485
3486         if (!map)
3487                 return -ENOMEM;
3488
3489         flush_all(s);
3490         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3491                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3492
3493                 count += validate_slab_node(s, n, map);
3494         }
3495         kfree(map);
3496         return count;
3497 }
3498
3499 #ifdef SLUB_RESILIENCY_TEST
3500 static void resiliency_test(void)
3501 {
3502         u8 *p;
3503
3504         printk(KERN_ERR "SLUB resiliency testing\n");
3505         printk(KERN_ERR "-----------------------\n");
3506         printk(KERN_ERR "A. Corruption after allocation\n");
3507
3508         p = kzalloc(16, GFP_KERNEL);
3509         p[16] = 0x12;
3510         printk(KERN_ERR "\n1. kmalloc-16: Clobber Redzone/next pointer"
3511                         " 0x12->0x%p\n\n", p + 16);
3512