Group short-lived and reclaimable kernel allocations
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / slub.c
1 /*
2  * SLUB: A slab allocator that limits cache line use instead of queuing
3  * objects in per cpu and per node lists.
4  *
5  * The allocator synchronizes using per slab locks and only
6  * uses a centralized lock to manage a pool of partial slabs.
7  *
8  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter <clameter@sgi.com>
9  */
10
11 #include <linux/mm.h>
12 #include <linux/module.h>
13 #include <linux/bit_spinlock.h>
14 #include <linux/interrupt.h>
15 #include <linux/bitops.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/seq_file.h>
18 #include <linux/cpu.h>
19 #include <linux/cpuset.h>
20 #include <linux/mempolicy.h>
21 #include <linux/ctype.h>
22 #include <linux/kallsyms.h>
23
24 /*
25  * Lock order:
26  *   1. slab_lock(page)
27  *   2. slab->list_lock
28  *
29  *   The slab_lock protects operations on the object of a particular
30  *   slab and its metadata in the page struct. If the slab lock
31  *   has been taken then no allocations nor frees can be performed
32  *   on the objects in the slab nor can the slab be added or removed
33  *   from the partial or full lists since this would mean modifying
34  *   the page_struct of the slab.
35  *
36  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
37  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
38  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
39  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
40  *   modified without taking the list lock).
41  *
42  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
43  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
44  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
45  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
46  *   the list lock.
47  *
48  *   The lock order is sometimes inverted when we are trying to get a slab
49  *   off a list. We take the list_lock and then look for a page on the list
50  *   to use. While we do that objects in the slabs may be freed. We can
51  *   only operate on the slab if we have also taken the slab_lock. So we use
52  *   a slab_trylock() on the slab. If trylock was successful then no frees
53  *   can occur anymore and we can use the slab for allocations etc. If the
54  *   slab_trylock() does not succeed then frees are in progress in the slab and
55  *   we must stay away from it for a while since we may cause a bouncing
56  *   cacheline if we try to acquire the lock. So go onto the next slab.
57  *   If all pages are busy then we may allocate a new slab instead of reusing
58  *   a partial slab. A new slab has noone operating on it and thus there is
59  *   no danger of cacheline contention.
60  *
61  *   Interrupts are disabled during allocation and deallocation in order to
62  *   make the slab allocator safe to use in the context of an irq. In addition
63  *   interrupts are disabled to ensure that the processor does not change
64  *   while handling per_cpu slabs, due to kernel preemption.
65  *
66  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
67  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
68  *
69  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
70  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
71  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
72  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
73  * cannot scan all objects.
74  *
75  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
76  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
77  * fast frees and allocs.
78  *
79  * Overloading of page flags that are otherwise used for LRU management.
80  *
81  * PageActive           The slab is frozen and exempt from list processing.
82  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
83  *                      such as satisfying allocations for a specific
84  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
85  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
86  *                      list operations. It is up to the processor holding
87  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
88  *                      when the slab is no longer needed.
89  *
90  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
91  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
92  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
93  *                      lockless_freelist that allows lockless access to
94  *                      free objects in addition to the regular freelist
95  *                      that requires the slab lock.
96  *
97  * PageError            Slab requires special handling due to debug
98  *                      options set. This moves slab handling out of
99  *                      the fast path and disables lockless freelists.
100  */
101
102 #define FROZEN (1 << PG_active)
103
104 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
105 #define SLABDEBUG (1 << PG_error)
106 #else
107 #define SLABDEBUG 0
108 #endif
109
110 static inline int SlabFrozen(struct page *page)
111 {
112         return page->flags & FROZEN;
113 }
114
115 static inline void SetSlabFrozen(struct page *page)
116 {
117         page->flags |= FROZEN;
118 }
119
120 static inline void ClearSlabFrozen(struct page *page)
121 {
122         page->flags &= ~FROZEN;
123 }
124
125 static inline int SlabDebug(struct page *page)
126 {
127         return page->flags & SLABDEBUG;
128 }
129
130 static inline void SetSlabDebug(struct page *page)
131 {
132         page->flags |= SLABDEBUG;
133 }
134
135 static inline void ClearSlabDebug(struct page *page)
136 {
137         page->flags &= ~SLABDEBUG;
138 }
139
140 /*
141  * Issues still to be resolved:
142  *
143  * - The per cpu array is updated for each new slab and and is a remote
144  *   cacheline for most nodes. This could become a bouncing cacheline given
145  *   enough frequent updates. There are 16 pointers in a cacheline, so at
146  *   max 16 cpus could compete for the cacheline which may be okay.
147  *
148  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
149  *
150  * - Variable sizing of the per node arrays
151  */
152
153 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
154 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
155
156 #if PAGE_SHIFT <= 12
157
158 /*
159  * Small page size. Make sure that we do not fragment memory
160  */
161 #define DEFAULT_MAX_ORDER 1
162 #define DEFAULT_MIN_OBJECTS 4
163
164 #else
165
166 /*
167  * Large page machines are customarily able to handle larger
168  * page orders.
169  */
170 #define DEFAULT_MAX_ORDER 2
171 #define DEFAULT_MIN_OBJECTS 8
172
173 #endif
174
175 /*
176  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
177  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
178  */
179 #define MIN_PARTIAL 2
180
181 /*
182  * Maximum number of desirable partial slabs.
183  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
184  * sort the partial list by the number of objects in the.
185  */
186 #define MAX_PARTIAL 10
187
188 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | \
189                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
190
191 /*
192  * Set of flags that will prevent slab merging
193  */
194 #define SLUB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
195                 SLAB_TRACE | SLAB_DESTROY_BY_RCU)
196
197 #define SLUB_MERGE_SAME (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | \
198                 SLAB_CACHE_DMA)
199
200 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
201 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
202 #endif
203
204 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
205 #define ARCH_SLAB_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
206 #endif
207
208 /*
209  * The page->inuse field is 16 bit thus we have this limitation
210  */
211 #define MAX_OBJECTS_PER_SLAB 65535
212
213 /* Internal SLUB flags */
214 #define __OBJECT_POISON         0x80000000 /* Poison object */
215 #define __SYSFS_ADD_DEFERRED    0x40000000 /* Not yet visible via sysfs */
216
217 /* Not all arches define cache_line_size */
218 #ifndef cache_line_size
219 #define cache_line_size()       L1_CACHE_BYTES
220 #endif
221
222 static int kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
223
224 #ifdef CONFIG_SMP
225 static struct notifier_block slab_notifier;
226 #endif
227
228 static enum {
229         DOWN,           /* No slab functionality available */
230         PARTIAL,        /* kmem_cache_open() works but kmalloc does not */
231         UP,             /* Everything works but does not show up in sysfs */
232         SYSFS           /* Sysfs up */
233 } slab_state = DOWN;
234
235 /* A list of all slab caches on the system */
236 static DECLARE_RWSEM(slub_lock);
237 static LIST_HEAD(slab_caches);
238
239 /*
240  * Tracking user of a slab.
241  */
242 struct track {
243         void *addr;             /* Called from address */
244         int cpu;                /* Was running on cpu */
245         int pid;                /* Pid context */
246         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
247 };
248
249 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
250
251 #if defined(CONFIG_SYSFS) && defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)
252 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
253 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
254 static void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *);
255 #else
256 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
257 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
258                                                         { return 0; }
259 static inline void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s) {}
260 #endif
261
262 /********************************************************************
263  *                      Core slab cache functions
264  *******************************************************************/
265
266 int slab_is_available(void)
267 {
268         return slab_state >= UP;
269 }
270
271 static inline struct kmem_cache_node *get_node(struct kmem_cache *s, int node)
272 {
273 #ifdef CONFIG_NUMA
274         return s->node[node];
275 #else
276         return &s->local_node;
277 #endif
278 }
279
280 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
281                                 struct page *page, const void *object)
282 {
283         void *base;
284
285         if (!object)
286                 return 1;
287
288         base = page_address(page);
289         if (object < base || object >= base + s->objects * s->size ||
290                 (object - base) % s->size) {
291                 return 0;
292         }
293
294         return 1;
295 }
296
297 /*
298  * Slow version of get and set free pointer.
299  *
300  * This version requires touching the cache lines of kmem_cache which
301  * we avoid to do in the fast alloc free paths. There we obtain the offset
302  * from the page struct.
303  */
304 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
305 {
306         return *(void **)(object + s->offset);
307 }
308
309 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
310 {
311         *(void **)(object + s->offset) = fp;
312 }
313
314 /* Loop over all objects in a slab */
315 #define for_each_object(__p, __s, __addr) \
316         for (__p = (__addr); __p < (__addr) + (__s)->objects * (__s)->size;\
317                         __p += (__s)->size)
318
319 /* Scan freelist */
320 #define for_each_free_object(__p, __s, __free) \
321         for (__p = (__free); __p; __p = get_freepointer((__s), __p))
322
323 /* Determine object index from a given position */
324 static inline int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
325 {
326         return (p - addr) / s->size;
327 }
328
329 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
330 /*
331  * Debug settings:
332  */
333 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
334 static int slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
335 #else
336 static int slub_debug;
337 #endif
338
339 static char *slub_debug_slabs;
340
341 /*
342  * Object debugging
343  */
344 static void print_section(char *text, u8 *addr, unsigned int length)
345 {
346         int i, offset;
347         int newline = 1;
348         char ascii[17];
349
350         ascii[16] = 0;
351
352         for (i = 0; i < length; i++) {
353                 if (newline) {
354                         printk(KERN_ERR "%8s 0x%p: ", text, addr + i);
355                         newline = 0;
356                 }
357                 printk(" %02x", addr[i]);
358                 offset = i % 16;
359                 ascii[offset] = isgraph(addr[i]) ? addr[i] : '.';
360                 if (offset == 15) {
361                         printk(" %s\n",ascii);
362                         newline = 1;
363                 }
364         }
365         if (!newline) {
366                 i %= 16;
367                 while (i < 16) {
368                         printk("   ");
369                         ascii[i] = ' ';
370                         i++;
371                 }
372                 printk(" %s\n", ascii);
373         }
374 }
375
376 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
377         enum track_item alloc)
378 {
379         struct track *p;
380
381         if (s->offset)
382                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
383         else
384                 p = object + s->inuse;
385
386         return p + alloc;
387 }
388
389 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
390                                 enum track_item alloc, void *addr)
391 {
392         struct track *p;
393
394         if (s->offset)
395                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
396         else
397                 p = object + s->inuse;
398
399         p += alloc;
400         if (addr) {
401                 p->addr = addr;
402                 p->cpu = smp_processor_id();
403                 p->pid = current ? current->pid : -1;
404                 p->when = jiffies;
405         } else
406                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
407 }
408
409 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
410 {
411         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
412                 return;
413
414         set_track(s, object, TRACK_FREE, NULL);
415         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, NULL);
416 }
417
418 static void print_track(const char *s, struct track *t)
419 {
420         if (!t->addr)
421                 return;
422
423         printk(KERN_ERR "INFO: %s in ", s);
424         __print_symbol("%s", (unsigned long)t->addr);
425         printk(" age=%lu cpu=%u pid=%d\n", jiffies - t->when, t->cpu, t->pid);
426 }
427
428 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
429 {
430         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
431                 return;
432
433         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC));
434         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE));
435 }
436
437 static void print_page_info(struct page *page)
438 {
439         printk(KERN_ERR "INFO: Slab 0x%p used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
440                 page, page->inuse, page->freelist, page->flags);
441
442 }
443
444 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
445 {
446         va_list args;
447         char buf[100];
448
449         va_start(args, fmt);
450         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
451         va_end(args);
452         printk(KERN_ERR "========================================"
453                         "=====================================\n");
454         printk(KERN_ERR "BUG %s: %s\n", s->name, buf);
455         printk(KERN_ERR "----------------------------------------"
456                         "-------------------------------------\n\n");
457 }
458
459 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
460 {
461         va_list args;
462         char buf[100];
463
464         va_start(args, fmt);
465         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
466         va_end(args);
467         printk(KERN_ERR "FIX %s: %s\n", s->name, buf);
468 }
469
470 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
471 {
472         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
473         u8 *addr = page_address(page);
474
475         print_tracking(s, p);
476
477         print_page_info(page);
478
479         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
480                         p, p - addr, get_freepointer(s, p));
481
482         if (p > addr + 16)
483                 print_section("Bytes b4", p - 16, 16);
484
485         print_section("Object", p, min(s->objsize, 128));
486
487         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
488                 print_section("Redzone", p + s->objsize,
489                         s->inuse - s->objsize);
490
491         if (s->offset)
492                 off = s->offset + sizeof(void *);
493         else
494                 off = s->inuse;
495
496         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
497                 off += 2 * sizeof(struct track);
498
499         if (off != s->size)
500                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
501                 print_section("Padding", p + off, s->size - off);
502
503         dump_stack();
504 }
505
506 static void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
507                         u8 *object, char *reason)
508 {
509         slab_bug(s, reason);
510         print_trailer(s, page, object);
511 }
512
513 static void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page, char *fmt, ...)
514 {
515         va_list args;
516         char buf[100];
517
518         va_start(args, fmt);
519         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
520         va_end(args);
521         slab_bug(s, fmt);
522         print_page_info(page);
523         dump_stack();
524 }
525
526 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, int active)
527 {
528         u8 *p = object;
529
530         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
531                 memset(p, POISON_FREE, s->objsize - 1);
532                 p[s->objsize -1] = POISON_END;
533         }
534
535         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
536                 memset(p + s->objsize,
537                         active ? SLUB_RED_ACTIVE : SLUB_RED_INACTIVE,
538                         s->inuse - s->objsize);
539 }
540
541 static u8 *check_bytes(u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
542 {
543         while (bytes) {
544                 if (*start != (u8)value)
545                         return start;
546                 start++;
547                 bytes--;
548         }
549         return NULL;
550 }
551
552 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
553                                                 void *from, void *to)
554 {
555         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
556         memset(from, data, to - from);
557 }
558
559 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
560                         u8 *object, char *what,
561                         u8* start, unsigned int value, unsigned int bytes)
562 {
563         u8 *fault;
564         u8 *end;
565
566         fault = check_bytes(start, value, bytes);
567         if (!fault)
568                 return 1;
569
570         end = start + bytes;
571         while (end > fault && end[-1] == value)
572                 end--;
573
574         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
575         printk(KERN_ERR "INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
576                                         fault, end - 1, fault[0], value);
577         print_trailer(s, page, object);
578
579         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
580         return 0;
581 }
582
583 /*
584  * Object layout:
585  *
586  * object address
587  *      Bytes of the object to be managed.
588  *      If the freepointer may overlay the object then the free
589  *      pointer is the first word of the object.
590  *
591  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
592  *      0xa5 (POISON_END)
593  *
594  * object + s->objsize
595  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
596  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
597  *      objsize == inuse.
598  *
599  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
600  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
601  *
602  * object + s->inuse
603  *      Meta data starts here.
604  *
605  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
606  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
607  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
608  *              one word if debuggin is on to be able to detect writes
609  *              before the word boundary.
610  *
611  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
612  *
613  * object + s->size
614  *      Nothing is used beyond s->size.
615  *
616  * If slabcaches are merged then the objsize and inuse boundaries are mostly
617  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
618  * may be used with merged slabcaches.
619  */
620
621 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
622 {
623         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
624
625         if (s->offset)
626                 /* Freepointer is placed after the object. */
627                 off += sizeof(void *);
628
629         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
630                 /* We also have user information there */
631                 off += 2 * sizeof(struct track);
632
633         if (s->size == off)
634                 return 1;
635
636         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
637                                 p + off, POISON_INUSE, s->size - off);
638 }
639
640 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
641 {
642         u8 *start;
643         u8 *fault;
644         u8 *end;
645         int length;
646         int remainder;
647
648         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
649                 return 1;
650
651         start = page_address(page);
652         end = start + (PAGE_SIZE << s->order);
653         length = s->objects * s->size;
654         remainder = end - (start + length);
655         if (!remainder)
656                 return 1;
657
658         fault = check_bytes(start + length, POISON_INUSE, remainder);
659         if (!fault)
660                 return 1;
661         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
662                 end--;
663
664         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
665         print_section("Padding", start, length);
666
667         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, start, end);
668         return 0;
669 }
670
671 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
672                                         void *object, int active)
673 {
674         u8 *p = object;
675         u8 *endobject = object + s->objsize;
676
677         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
678                 unsigned int red =
679                         active ? SLUB_RED_ACTIVE : SLUB_RED_INACTIVE;
680
681                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
682                         endobject, red, s->inuse - s->objsize))
683                         return 0;
684         } else {
685                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->objsize < s->inuse)
686                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding", endobject,
687                                 POISON_INUSE, s->inuse - s->objsize);
688         }
689
690         if (s->flags & SLAB_POISON) {
691                 if (!active && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
692                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
693                                         POISON_FREE, s->objsize - 1) ||
694                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
695                                 p + s->objsize -1, POISON_END, 1)))
696                         return 0;
697                 /*
698                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
699                  */
700                 check_pad_bytes(s, page, p);
701         }
702
703         if (!s->offset && active)
704                 /*
705                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
706                  * freepointer while object is allocated.
707                  */
708                 return 1;
709
710         /* Check free pointer validity */
711         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
712                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
713                 /*
714                  * No choice but to zap it and thus loose the remainder
715                  * of the free objects in this slab. May cause
716                  * another error because the object count is now wrong.
717                  */
718                 set_freepointer(s, p, NULL);
719                 return 0;
720         }
721         return 1;
722 }
723
724 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
725 {
726         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
727
728         if (!PageSlab(page)) {
729                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
730                 return 0;
731         }
732         if (page->offset * sizeof(void *) != s->offset) {
733                 slab_err(s, page, "Corrupted offset %lu",
734                         (unsigned long)(page->offset * sizeof(void *)));
735                 return 0;
736         }
737         if (page->inuse > s->objects) {
738                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
739                         s->name, page->inuse, s->objects);
740                 return 0;
741         }
742         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
743         slab_pad_check(s, page);
744         return 1;
745 }
746
747 /*
748  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
749  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
750  */
751 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
752 {
753         int nr = 0;
754         void *fp = page->freelist;
755         void *object = NULL;
756
757         while (fp && nr <= s->objects) {
758                 if (fp == search)
759                         return 1;
760                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
761                         if (object) {
762                                 object_err(s, page, object,
763                                         "Freechain corrupt");
764                                 set_freepointer(s, object, NULL);
765                                 break;
766                         } else {
767                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
768                                 page->freelist = NULL;
769                                 page->inuse = s->objects;
770                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
771                                 return 0;
772                         }
773                         break;
774                 }
775                 object = fp;
776                 fp = get_freepointer(s, object);
777                 nr++;
778         }
779
780         if (page->inuse != s->objects - nr) {
781                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but "
782                         "counted were %d", page->inuse, s->objects - nr);
783                 page->inuse = s->objects - nr;
784                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
785         }
786         return search == NULL;
787 }
788
789 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object, int alloc)
790 {
791         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
792                 printk(KERN_INFO "TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
793                         s->name,
794                         alloc ? "alloc" : "free",
795                         object, page->inuse,
796                         page->freelist);
797
798                 if (!alloc)
799                         print_section("Object", (void *)object, s->objsize);
800
801                 dump_stack();
802         }
803 }
804
805 /*
806  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
807  */
808 static void add_full(struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
809 {
810         spin_lock(&n->list_lock);
811         list_add(&page->lru, &n->full);
812         spin_unlock(&n->list_lock);
813 }
814
815 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page)
816 {
817         struct kmem_cache_node *n;
818
819         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
820                 return;
821
822         n = get_node(s, page_to_nid(page));
823
824         spin_lock(&n->list_lock);
825         list_del(&page->lru);
826         spin_unlock(&n->list_lock);
827 }
828
829 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
830                                                                 void *object)
831 {
832         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
833                 return;
834
835         init_object(s, object, 0);
836         init_tracking(s, object);
837 }
838
839 static int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
840                                                 void *object, void *addr)
841 {
842         if (!check_slab(s, page))
843                 goto bad;
844
845         if (object && !on_freelist(s, page, object)) {
846                 object_err(s, page, object, "Object already allocated");
847                 goto bad;
848         }
849
850         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
851                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
852                 goto bad;
853         }
854
855         if (object && !check_object(s, page, object, 0))
856                 goto bad;
857
858         /* Success perform special debug activities for allocs */
859         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
860                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
861         trace(s, page, object, 1);
862         init_object(s, object, 1);
863         return 1;
864
865 bad:
866         if (PageSlab(page)) {
867                 /*
868                  * If this is a slab page then lets do the best we can
869                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
870                  * as used avoids touching the remaining objects.
871                  */
872                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
873                 page->inuse = s->objects;
874                 page->freelist = NULL;
875                 /* Fix up fields that may be corrupted */
876                 page->offset = s->offset / sizeof(void *);
877         }
878         return 0;
879 }
880
881 static int free_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
882                                                 void *object, void *addr)
883 {
884         if (!check_slab(s, page))
885                 goto fail;
886
887         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
888                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
889                 goto fail;
890         }
891
892         if (on_freelist(s, page, object)) {
893                 object_err(s, page, object, "Object already free");
894                 goto fail;
895         }
896
897         if (!check_object(s, page, object, 1))
898                 return 0;
899
900         if (unlikely(s != page->slab)) {
901                 if (!PageSlab(page))
902                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) "
903                                 "outside of slab", object);
904                 else
905                 if (!page->slab) {
906                         printk(KERN_ERR
907                                 "SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
908                                                 object);
909                         dump_stack();
910                 }
911                 else
912                         object_err(s, page, object,
913                                         "page slab pointer corrupt.");
914                 goto fail;
915         }
916
917         /* Special debug activities for freeing objects */
918         if (!SlabFrozen(page) && !page->freelist)
919                 remove_full(s, page);
920         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
921                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
922         trace(s, page, object, 0);
923         init_object(s, object, 0);
924         return 1;
925
926 fail:
927         slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
928         return 0;
929 }
930
931 static int __init setup_slub_debug(char *str)
932 {
933         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
934         if (*str++ != '=' || !*str)
935                 /*
936                  * No options specified. Switch on full debugging.
937                  */
938                 goto out;
939
940         if (*str == ',')
941                 /*
942                  * No options but restriction on slabs. This means full
943                  * debugging for slabs matching a pattern.
944                  */
945                 goto check_slabs;
946
947         slub_debug = 0;
948         if (*str == '-')
949                 /*
950                  * Switch off all debugging measures.
951                  */
952                 goto out;
953
954         /*
955          * Determine which debug features should be switched on
956          */
957         for ( ;*str && *str != ','; str++) {
958                 switch (tolower(*str)) {
959                 case 'f':
960                         slub_debug |= SLAB_DEBUG_FREE;
961                         break;
962                 case 'z':
963                         slub_debug |= SLAB_RED_ZONE;
964                         break;
965                 case 'p':
966                         slub_debug |= SLAB_POISON;
967                         break;
968                 case 'u':
969                         slub_debug |= SLAB_STORE_USER;
970                         break;
971                 case 't':
972                         slub_debug |= SLAB_TRACE;
973                         break;
974                 default:
975                         printk(KERN_ERR "slub_debug option '%c' "
976                                 "unknown. skipped\n",*str);
977                 }
978         }
979
980 check_slabs:
981         if (*str == ',')
982                 slub_debug_slabs = str + 1;
983 out:
984         return 1;
985 }
986
987 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
988
989 static unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
990         unsigned long flags, const char *name,
991         void (*ctor)(void *, struct kmem_cache *, unsigned long))
992 {
993         /*
994          * The page->offset field is only 16 bit wide. This is an offset
995          * in units of words from the beginning of an object. If the slab
996          * size is bigger then we cannot move the free pointer behind the
997          * object anymore.
998          *
999          * On 32 bit platforms the limit is 256k. On 64bit platforms
1000          * the limit is 512k.
1001          *
1002          * Debugging or ctor may create a need to move the free
1003          * pointer. Fail if this happens.
1004          */
1005         if (objsize >= 65535 * sizeof(void *)) {
1006                 BUG_ON(flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON |
1007                                 SLAB_STORE_USER | SLAB_DESTROY_BY_RCU));
1008                 BUG_ON(ctor);
1009         } else {
1010                 /*
1011                  * Enable debugging if selected on the kernel commandline.
1012                  */
1013                 if (slub_debug && (!slub_debug_slabs ||
1014                     strncmp(slub_debug_slabs, name,
1015                         strlen(slub_debug_slabs)) == 0))
1016                                 flags |= slub_debug;
1017         }
1018
1019         return flags;
1020 }
1021 #else
1022 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1023                         struct page *page, void *object) {}
1024
1025 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1026         struct page *page, void *object, void *addr) { return 0; }
1027
1028 static inline int free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1029         struct page *page, void *object, void *addr) { return 0; }
1030
1031 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1032                         { return 1; }
1033 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1034                         void *object, int active) { return 1; }
1035 static inline void add_full(struct kmem_cache_node *n, struct page *page) {}
1036 static inline unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1037         unsigned long flags, const char *name,
1038         void (*ctor)(void *, struct kmem_cache *, unsigned long))
1039 {
1040         return flags;
1041 }
1042 #define slub_debug 0
1043 #endif
1044 /*
1045  * Slab allocation and freeing
1046  */
1047 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1048 {
1049         struct page * page;
1050         int pages = 1 << s->order;
1051
1052         if (s->order)
1053                 flags |= __GFP_COMP;
1054
1055         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
1056                 flags |= SLUB_DMA;
1057
1058         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1059                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1060
1061         if (node == -1)
1062                 page = alloc_pages(flags, s->order);
1063         else
1064                 page = alloc_pages_node(node, flags, s->order);
1065
1066         if (!page)
1067                 return NULL;
1068
1069         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1070                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1071                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1072                 pages);
1073
1074         return page;
1075 }
1076
1077 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1078                                 void *object)
1079 {
1080         setup_object_debug(s, page, object);
1081         if (unlikely(s->ctor))
1082                 s->ctor(object, s, 0);
1083 }
1084
1085 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1086 {
1087         struct page *page;
1088         struct kmem_cache_node *n;
1089         void *start;
1090         void *end;
1091         void *last;
1092         void *p;
1093
1094         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
1095
1096         if (flags & __GFP_WAIT)
1097                 local_irq_enable();
1098
1099         page = allocate_slab(s,
1100                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1101         if (!page)
1102                 goto out;
1103
1104         n = get_node(s, page_to_nid(page));
1105         if (n)
1106                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1107         page->offset = s->offset / sizeof(void *);
1108         page->slab = s;
1109         page->flags |= 1 << PG_slab;
1110         if (s->flags & (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON |
1111                         SLAB_STORE_USER | SLAB_TRACE))
1112                 SetSlabDebug(page);
1113
1114         start = page_address(page);
1115         end = start + s->objects * s->size;
1116
1117         if (unlikely(s->flags & SLAB_POISON))
1118                 memset(start, POISON_INUSE, PAGE_SIZE << s->order);
1119
1120         last = start;
1121         for_each_object(p, s, start) {
1122                 setup_object(s, page, last);
1123                 set_freepointer(s, last, p);
1124                 last = p;
1125         }
1126         setup_object(s, page, last);
1127         set_freepointer(s, last, NULL);
1128
1129         page->freelist = start;
1130         page->lockless_freelist = NULL;
1131         page->inuse = 0;
1132 out:
1133         if (flags & __GFP_WAIT)
1134                 local_irq_disable();
1135         return page;
1136 }
1137
1138 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1139 {
1140         int pages = 1 << s->order;
1141
1142         if (unlikely(SlabDebug(page))) {
1143                 void *p;
1144
1145                 slab_pad_check(s, page);
1146                 for_each_object(p, s, page_address(page))
1147                         check_object(s, page, p, 0);
1148                 ClearSlabDebug(page);
1149         }
1150
1151         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1152                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1153                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1154                 - pages);
1155
1156         page->mapping = NULL;
1157         __free_pages(page, s->order);
1158 }
1159
1160 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1161 {
1162         struct page *page;
1163
1164         page = container_of((struct list_head *)h, struct page, lru);
1165         __free_slab(page->slab, page);
1166 }
1167
1168 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1169 {
1170         if (unlikely(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1171                 /*
1172                  * RCU free overloads the RCU head over the LRU
1173                  */
1174                 struct rcu_head *head = (void *)&page->lru;
1175
1176                 call_rcu(head, rcu_free_slab);
1177         } else
1178                 __free_slab(s, page);
1179 }
1180
1181 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1182 {
1183         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1184
1185         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1186         reset_page_mapcount(page);
1187         __ClearPageSlab(page);
1188         free_slab(s, page);
1189 }
1190
1191 /*
1192  * Per slab locking using the pagelock
1193  */
1194 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
1195 {
1196         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
1197 }
1198
1199 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
1200 {
1201         bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
1202 }
1203
1204 static __always_inline int slab_trylock(struct page *page)
1205 {
1206         int rc = 1;
1207
1208         rc = bit_spin_trylock(PG_locked, &page->flags);
1209         return rc;
1210 }
1211
1212 /*
1213  * Management of partially allocated slabs
1214  */
1215 static void add_partial_tail(struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1216 {
1217         spin_lock(&n->list_lock);
1218         n->nr_partial++;
1219         list_add_tail(&page->lru, &n->partial);
1220         spin_unlock(&n->list_lock);
1221 }
1222
1223 static void add_partial(struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1224 {
1225         spin_lock(&n->list_lock);
1226         n->nr_partial++;
1227         list_add(&page->lru, &n->partial);
1228         spin_unlock(&n->list_lock);
1229 }
1230
1231 static void remove_partial(struct kmem_cache *s,
1232                                                 struct page *page)
1233 {
1234         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1235
1236         spin_lock(&n->list_lock);
1237         list_del(&page->lru);
1238         n->nr_partial--;
1239         spin_unlock(&n->list_lock);
1240 }
1241
1242 /*
1243  * Lock slab and remove from the partial list.
1244  *
1245  * Must hold list_lock.
1246  */
1247 static inline int lock_and_freeze_slab(struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1248 {
1249         if (slab_trylock(page)) {
1250                 list_del(&page->lru);
1251                 n->nr_partial--;
1252                 SetSlabFrozen(page);
1253                 return 1;
1254         }
1255         return 0;
1256 }
1257
1258 /*
1259  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1260  */
1261 static struct page *get_partial_node(struct kmem_cache_node *n)
1262 {
1263         struct page *page;
1264
1265         /*
1266          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1267          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1268          * partial slab and there is none available then get_partials()
1269          * will return NULL.
1270          */
1271         if (!n || !n->nr_partial)
1272                 return NULL;
1273
1274         spin_lock(&n->list_lock);
1275         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
1276                 if (lock_and_freeze_slab(n, page))
1277                         goto out;
1278         page = NULL;
1279 out:
1280         spin_unlock(&n->list_lock);
1281         return page;
1282 }
1283
1284 /*
1285  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1286  */
1287 static struct page *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
1288 {
1289 #ifdef CONFIG_NUMA
1290         struct zonelist *zonelist;
1291         struct zone **z;
1292         struct page *page;
1293
1294         /*
1295          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1296          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1297          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1298          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1299          *
1300          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1301          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1302          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1303          * from other nodes and filled up.
1304          *
1305          * If /sys/slab/xx/defrag_ratio is set to 100 (which makes
1306          * defrag_ratio = 1000) then every (well almost) allocation will
1307          * first attempt to defrag slab caches on other nodes. This means
1308          * scanning over all nodes to look for partial slabs which may be
1309          * expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1310          * with available objects.
1311          */
1312         if (!s->defrag_ratio || get_cycles() % 1024 > s->defrag_ratio)
1313                 return NULL;
1314
1315         zonelist = &NODE_DATA(slab_node(current->mempolicy))
1316                                         ->node_zonelists[gfp_zone(flags)];
1317         for (z = zonelist->zones; *z; z++) {
1318                 struct kmem_cache_node *n;
1319
1320                 n = get_node(s, zone_to_nid(*z));
1321
1322                 if (n && cpuset_zone_allowed_hardwall(*z, flags) &&
1323                                 n->nr_partial > MIN_PARTIAL) {
1324                         page = get_partial_node(n);
1325                         if (page)
1326                                 return page;
1327                 }
1328         }
1329 #endif
1330         return NULL;
1331 }
1332
1333 /*
1334  * Get a partial page, lock it and return it.
1335  */
1336 static struct page *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1337 {
1338         struct page *page;
1339         int searchnode = (node == -1) ? numa_node_id() : node;
1340
1341         page = get_partial_node(get_node(s, searchnode));
1342         if (page || (flags & __GFP_THISNODE))
1343                 return page;
1344
1345         return get_any_partial(s, flags);
1346 }
1347
1348 /*
1349  * Move a page back to the lists.
1350  *
1351  * Must be called with the slab lock held.
1352  *
1353  * On exit the slab lock will have been dropped.
1354  */
1355 static void unfreeze_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1356 {
1357         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1358
1359         ClearSlabFrozen(page);
1360         if (page->inuse) {
1361
1362                 if (page->freelist)
1363                         add_partial(n, page);
1364                 else if (SlabDebug(page) && (s->flags & SLAB_STORE_USER))
1365                         add_full(n, page);
1366                 slab_unlock(page);
1367
1368         } else {
1369                 if (n->nr_partial < MIN_PARTIAL) {
1370                         /*
1371                          * Adding an empty slab to the partial slabs in order
1372                          * to avoid page allocator overhead. This slab needs
1373                          * to come after the other slabs with objects in
1374                          * order to fill them up. That way the size of the
1375                          * partial list stays small. kmem_cache_shrink can
1376                          * reclaim empty slabs from the partial list.
1377                          */
1378                         add_partial_tail(n, page);
1379                         slab_unlock(page);
1380                 } else {
1381                         slab_unlock(page);
1382                         discard_slab(s, page);
1383                 }
1384         }
1385 }
1386
1387 /*
1388  * Remove the cpu slab
1389  */
1390 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page, int cpu)
1391 {
1392         /*
1393          * Merge cpu freelist into freelist. Typically we get here
1394          * because both freelists are empty. So this is unlikely
1395          * to occur.
1396          */
1397         while (unlikely(page->lockless_freelist)) {
1398                 void **object;
1399
1400                 /* Retrieve object from cpu_freelist */
1401                 object = page->lockless_freelist;
1402                 page->lockless_freelist = page->lockless_freelist[page->offset];
1403
1404                 /* And put onto the regular freelist */
1405                 object[page->offset] = page->freelist;
1406                 page->freelist = object;
1407                 page->inuse--;
1408         }
1409         s->cpu_slab[cpu] = NULL;
1410         unfreeze_slab(s, page);
1411 }
1412
1413 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page, int cpu)
1414 {
1415         slab_lock(page);
1416         deactivate_slab(s, page, cpu);
1417 }
1418
1419 /*
1420  * Flush cpu slab.
1421  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
1422  */
1423 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
1424 {
1425         struct page *page = s->cpu_slab[cpu];
1426
1427         if (likely(page))
1428                 flush_slab(s, page, cpu);
1429 }
1430
1431 static void flush_cpu_slab(void *d)
1432 {
1433         struct kmem_cache *s = d;
1434         int cpu = smp_processor_id();
1435
1436         __flush_cpu_slab(s, cpu);
1437 }
1438
1439 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
1440 {
1441 #ifdef CONFIG_SMP
1442         on_each_cpu(flush_cpu_slab, s, 1, 1);
1443 #else
1444         unsigned long flags;
1445
1446         local_irq_save(flags);
1447         flush_cpu_slab(s);
1448         local_irq_restore(flags);
1449 #endif
1450 }
1451
1452 /*
1453  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
1454  * debugging duties.
1455  *
1456  * Interrupts are disabled.
1457  *
1458  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
1459  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
1460  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
1461  *
1462  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
1463  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
1464  * rest of the freelist to the lockless freelist.
1465  *
1466  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
1467  * we need to allocate a new slab. This is slowest path since we may sleep.
1468  */
1469 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s,
1470                 gfp_t gfpflags, int node, void *addr, struct page *page)
1471 {
1472         void **object;
1473         int cpu = smp_processor_id();
1474
1475         if (!page)
1476                 goto new_slab;
1477
1478         slab_lock(page);
1479         if (unlikely(node != -1 && page_to_nid(page) != node))
1480                 goto another_slab;
1481 load_freelist:
1482         object = page->freelist;
1483         if (unlikely(!object))
1484                 goto another_slab;
1485         if (unlikely(SlabDebug(page)))
1486                 goto debug;
1487
1488         object = page->freelist;
1489         page->lockless_freelist = object[page->offset];
1490         page->inuse = s->objects;
1491         page->freelist = NULL;
1492         slab_unlock(page);
1493         return object;
1494
1495 another_slab:
1496         deactivate_slab(s, page, cpu);
1497
1498 new_slab:
1499         page = get_partial(s, gfpflags, node);
1500         if (page) {
1501                 s->cpu_slab[cpu] = page;
1502                 goto load_freelist;
1503         }
1504
1505         page = new_slab(s, gfpflags, node);
1506         if (page) {
1507                 cpu = smp_processor_id();
1508                 if (s->cpu_slab[cpu]) {
1509                         /*
1510                          * Someone else populated the cpu_slab while we
1511                          * enabled interrupts, or we have gotten scheduled
1512                          * on another cpu. The page may not be on the
1513                          * requested node even if __GFP_THISNODE was
1514                          * specified. So we need to recheck.
1515                          */
1516                         if (node == -1 ||
1517                                 page_to_nid(s->cpu_slab[cpu]) == node) {
1518                                 /*
1519                                  * Current cpuslab is acceptable and we
1520                                  * want the current one since its cache hot
1521                                  */
1522                                 discard_slab(s, page);
1523                                 page = s->cpu_slab[cpu];
1524                                 slab_lock(page);
1525                                 goto load_freelist;
1526                         }
1527                         /* New slab does not fit our expectations */
1528                         flush_slab(s, s->cpu_slab[cpu], cpu);
1529                 }
1530                 slab_lock(page);
1531                 SetSlabFrozen(page);
1532                 s->cpu_slab[cpu] = page;
1533                 goto load_freelist;
1534         }
1535         return NULL;
1536 debug:
1537         object = page->freelist;
1538         if (!alloc_debug_processing(s, page, object, addr))
1539                 goto another_slab;
1540
1541         page->inuse++;
1542         page->freelist = object[page->offset];
1543         slab_unlock(page);
1544         return object;
1545 }
1546
1547 /*
1548  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
1549  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
1550  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
1551  *
1552  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
1553  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
1554  *
1555  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
1556  */
1557 static void __always_inline *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
1558                 gfp_t gfpflags, int node, void *addr)
1559 {
1560         struct page *page;
1561         void **object;
1562         unsigned long flags;
1563
1564         local_irq_save(flags);
1565         page = s->cpu_slab[smp_processor_id()];
1566         if (unlikely(!page || !page->lockless_freelist ||
1567                         (node != -1 && page_to_nid(page) != node)))
1568
1569                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, page);
1570
1571         else {
1572                 object = page->lockless_freelist;
1573                 page->lockless_freelist = object[page->offset];
1574         }
1575         local_irq_restore(flags);
1576
1577         if (unlikely((gfpflags & __GFP_ZERO) && object))
1578                 memset(object, 0, s->objsize);
1579
1580         return object;
1581 }
1582
1583 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1584 {
1585         return slab_alloc(s, gfpflags, -1, __builtin_return_address(0));
1586 }
1587 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1588
1589 #ifdef CONFIG_NUMA
1590 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
1591 {
1592         return slab_alloc(s, gfpflags, node, __builtin_return_address(0));
1593 }
1594 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
1595 #endif
1596
1597 /*
1598  * Slow patch handling. This may still be called frequently since objects
1599  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
1600  *
1601  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
1602  * lock and free the item. If there is no additional partial page
1603  * handling required then we can return immediately.
1604  */
1605 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1606                                         void *x, void *addr)
1607 {
1608         void *prior;
1609         void **object = (void *)x;
1610
1611         slab_lock(page);
1612
1613         if (unlikely(SlabDebug(page)))
1614                 goto debug;
1615 checks_ok:
1616         prior = object[page->offset] = page->freelist;
1617         page->freelist = object;
1618         page->inuse--;
1619
1620         if (unlikely(SlabFrozen(page)))
1621                 goto out_unlock;
1622
1623         if (unlikely(!page->inuse))
1624                 goto slab_empty;
1625
1626         /*
1627          * Objects left in the slab. If it
1628          * was not on the partial list before
1629          * then add it.
1630          */
1631         if (unlikely(!prior))
1632                 add_partial(get_node(s, page_to_nid(page)), page);
1633
1634 out_unlock:
1635         slab_unlock(page);
1636         return;
1637
1638 slab_empty:
1639         if (prior)
1640                 /*
1641                  * Slab still on the partial list.
1642                  */
1643                 remove_partial(s, page);
1644
1645         slab_unlock(page);
1646         discard_slab(s, page);
1647         return;
1648
1649 debug:
1650         if (!free_debug_processing(s, page, x, addr))
1651                 goto out_unlock;
1652         goto checks_ok;
1653 }
1654
1655 /*
1656  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
1657  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
1658  *
1659  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
1660  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
1661  * the item before.
1662  *
1663  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
1664  * with all sorts of special processing.
1665  */
1666 static void __always_inline slab_free(struct kmem_cache *s,
1667                         struct page *page, void *x, void *addr)
1668 {
1669         void **object = (void *)x;
1670         unsigned long flags;
1671
1672         local_irq_save(flags);
1673         debug_check_no_locks_freed(object, s->objsize);
1674         if (likely(page == s->cpu_slab[smp_processor_id()] &&
1675                                                 !SlabDebug(page))) {
1676                 object[page->offset] = page->lockless_freelist;
1677                 page->lockless_freelist = object;
1678         } else
1679                 __slab_free(s, page, x, addr);
1680
1681         local_irq_restore(flags);
1682 }
1683
1684 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
1685 {
1686         struct page *page;
1687
1688         page = virt_to_head_page(x);
1689
1690         slab_free(s, page, x, __builtin_return_address(0));
1691 }
1692 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
1693
1694 /* Figure out on which slab object the object resides */
1695 static struct page *get_object_page(const void *x)
1696 {
1697         struct page *page = virt_to_head_page(x);
1698
1699         if (!PageSlab(page))
1700                 return NULL;
1701
1702         return page;
1703 }
1704
1705 /*
1706  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
1707  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
1708  * get the required alignment by putting one properly sized object after
1709  * another.
1710  *
1711  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
1712  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
1713  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
1714  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
1715  * locking overhead.
1716  */
1717
1718 /*
1719  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
1720  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
1721  * and increases the number of allocations possible without having to
1722  * take the list_lock.
1723  */
1724 static int slub_min_order;
1725 static int slub_max_order = DEFAULT_MAX_ORDER;
1726 static int slub_min_objects = DEFAULT_MIN_OBJECTS;
1727
1728 /*
1729  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
1730  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
1731  */
1732 static int slub_nomerge;
1733
1734 /*
1735  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
1736  *
1737  * The order of allocation has significant impact on performance and other
1738  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
1739  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
1740  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
1741  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/8th of the slab
1742  * would be wasted.
1743  *
1744  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
1745  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
1746  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
1747  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
1748  *
1749  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
1750  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
1751  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
1752  * of space in favor of a small page order.
1753  *
1754  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
1755  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
1756  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
1757  * the smallest order which will fit the object.
1758  */
1759 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
1760                                 int max_order, int fract_leftover)
1761 {
1762         int order;
1763         int rem;
1764         int min_order = slub_min_order;
1765
1766         /*
1767          * If we would create too many object per slab then reduce
1768          * the slab order even if it goes below slub_min_order.
1769          */
1770         while (min_order > 0 &&
1771                 (PAGE_SIZE << min_order) >= MAX_OBJECTS_PER_SLAB * size)
1772                         min_order--;
1773
1774         for (order = max(min_order,
1775                                 fls(min_objects * size - 1) - PAGE_SHIFT);
1776                         order <= max_order; order++) {
1777
1778                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
1779
1780                 if (slab_size < min_objects * size)
1781                         continue;
1782
1783                 rem = slab_size % size;
1784
1785                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
1786                         break;
1787
1788                 /* If the next size is too high then exit now */
1789                 if (slab_size * 2 >= MAX_OBJECTS_PER_SLAB * size)
1790                         break;
1791         }
1792
1793         return order;
1794 }
1795
1796 static inline int calculate_order(int size)
1797 {
1798         int order;
1799         int min_objects;
1800         int fraction;
1801
1802         /*
1803          * Attempt to find best configuration for a slab. This
1804          * works by first attempting to generate a layout with
1805          * the best configuration and backing off gradually.
1806          *
1807          * First we reduce the acceptable waste in a slab. Then
1808          * we reduce the minimum objects required in a slab.
1809          */
1810         min_objects = slub_min_objects;
1811         while (min_objects > 1) {
1812                 fraction = 8;
1813                 while (fraction >= 4) {
1814                         order = slab_order(size, min_objects,
1815                                                 slub_max_order, fraction);
1816                         if (order <= slub_max_order)
1817                                 return order;
1818                         fraction /= 2;
1819                 }
1820                 min_objects /= 2;
1821         }
1822
1823         /*
1824          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
1825          * lets see if we can place a single object there.
1826          */
1827         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1);
1828         if (order <= slub_max_order)
1829                 return order;
1830
1831         /*
1832          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
1833          */
1834         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1);
1835         if (order <= MAX_ORDER)
1836                 return order;
1837         return -ENOSYS;
1838 }
1839
1840 /*
1841  * Figure out what the alignment of the objects will be.
1842  */
1843 static unsigned long calculate_alignment(unsigned long flags,
1844                 unsigned long align, unsigned long size)
1845 {
1846         /*
1847          * If the user wants hardware cache aligned objects then
1848          * follow that suggestion if the object is sufficiently
1849          * large.
1850          *
1851          * The hardware cache alignment cannot override the
1852          * specified alignment though. If that is greater
1853          * then use it.
1854          */
1855         if ((flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) &&
1856                         size > cache_line_size() / 2)
1857                 return max_t(unsigned long, align, cache_line_size());
1858
1859         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
1860                 return ARCH_SLAB_MINALIGN;
1861
1862         return ALIGN(align, sizeof(void *));
1863 }
1864
1865 static void init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n)
1866 {
1867         n->nr_partial = 0;
1868         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
1869         spin_lock_init(&n->list_lock);
1870         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
1871 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
1872         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
1873 #endif
1874 }
1875
1876 #ifdef CONFIG_NUMA
1877 /*
1878  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
1879  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
1880  * possible.
1881  *
1882  * Note that this function only works on the kmalloc_node_cache
1883  * when allocating for the kmalloc_node_cache.
1884  */
1885 static struct kmem_cache_node *early_kmem_cache_node_alloc(gfp_t gfpflags,
1886                                                            int node)
1887 {
1888         struct page *page;
1889         struct kmem_cache_node *n;
1890
1891         BUG_ON(kmalloc_caches->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
1892
1893         page = new_slab(kmalloc_caches, gfpflags, node);
1894
1895         BUG_ON(!page);
1896         if (page_to_nid(page) != node) {
1897                 printk(KERN_ERR "SLUB: Unable to allocate memory from "
1898                                 "node %d\n", node);
1899                 printk(KERN_ERR "SLUB: Allocating a useless per node structure "
1900                                 "in order to be able to continue\n");
1901         }
1902
1903         n = page->freelist;
1904         BUG_ON(!n);
1905         page->freelist = get_freepointer(kmalloc_caches, n);
1906         page->inuse++;
1907         kmalloc_caches->node[node] = n;
1908 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
1909         init_object(kmalloc_caches, n, 1);
1910         init_tracking(kmalloc_caches, n);
1911 #endif
1912         init_kmem_cache_node(n);
1913         atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1914         add_partial(n, page);
1915
1916         /*
1917          * new_slab() disables interupts. If we do not reenable interrupts here
1918          * then bootup would continue with interrupts disabled.
1919          */
1920         local_irq_enable();
1921         return n;
1922 }
1923
1924 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
1925 {
1926         int node;
1927
1928         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
1929                 struct kmem_cache_node *n = s->node[node];
1930                 if (n && n != &s->local_node)
1931                         kmem_cache_free(kmalloc_caches, n);
1932                 s->node[node] = NULL;
1933         }
1934 }
1935
1936 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1937 {
1938         int node;
1939         int local_node;
1940
1941         if (slab_state >= UP)
1942                 local_node = page_to_nid(virt_to_page(s));
1943         else
1944                 local_node = 0;
1945
1946         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
1947                 struct kmem_cache_node *n;
1948
1949                 if (local_node == node)
1950                         n = &s->local_node;
1951                 else {
1952                         if (slab_state == DOWN) {
1953                                 n = early_kmem_cache_node_alloc(gfpflags,
1954                                                                 node);
1955                                 continue;
1956                         }
1957                         n = kmem_cache_alloc_node(kmalloc_caches,
1958                                                         gfpflags, node);
1959
1960                         if (!n) {
1961                                 free_kmem_cache_nodes(s);
1962                                 return 0;
1963                         }
1964
1965                 }
1966                 s->node[node] = n;
1967                 init_kmem_cache_node(n);
1968         }
1969         return 1;
1970 }
1971 #else
1972 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
1973 {
1974 }
1975
1976 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1977 {
1978         init_kmem_cache_node(&s->local_node);
1979         return 1;
1980 }
1981 #endif
1982
1983 /*
1984  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
1985  * a slab object.
1986  */
1987 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s)
1988 {
1989         unsigned long flags = s->flags;
1990         unsigned long size = s->objsize;
1991         unsigned long align = s->align;
1992
1993         /*
1994          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
1995          * the slab may touch the object after free or before allocation
1996          * then we should never poison the object itself.
1997          */
1998         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) &&
1999                         !s->ctor)
2000                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
2001         else
2002                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
2003
2004         /*
2005          * Round up object size to the next word boundary. We can only
2006          * place the free pointer at word boundaries and this determines
2007          * the possible location of the free pointer.
2008          */
2009         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
2010
2011 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2012         /*
2013          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
2014          * end of the object and the free pointer. If not then add an
2015          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
2016          */
2017         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->objsize)
2018                 size += sizeof(void *);
2019 #endif
2020
2021         /*
2022          * With that we have determined the number of bytes in actual use
2023          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
2024          */
2025         s->inuse = size;
2026
2027         if (((flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
2028                 s->ctor)) {
2029                 /*
2030                  * Relocate free pointer after the object if it is not
2031                  * permitted to overwrite the first word of the object on
2032                  * kmem_cache_free.
2033                  *
2034                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
2035                  * destructor or are poisoning the objects.
2036                  */
2037                 s->offset = size;
2038                 size += sizeof(void *);
2039         }
2040
2041 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2042         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2043                 /*
2044                  * Need to store information about allocs and frees after
2045                  * the object.
2046                  */
2047                 size += 2 * sizeof(struct track);
2048
2049         if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2050                 /*
2051                  * Add some empty padding so that we can catch
2052                  * overwrites from earlier objects rather than let
2053                  * tracking information or the free pointer be
2054                  * corrupted if an user writes before the start
2055                  * of the object.
2056                  */
2057                 size += sizeof(void *);
2058 #endif
2059
2060         /*
2061          * Determine the alignment based on various parameters that the
2062          * user specified and the dynamic determination of cache line size
2063          * on bootup.
2064          */
2065         align = calculate_alignment(flags, align, s->objsize);
2066
2067         /*
2068          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
2069          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
2070          * each object to conform to the alignment.
2071          */
2072         size = ALIGN(size, align);
2073         s->size = size;
2074
2075         s->order = calculate_order(size);
2076         if (s->order < 0)
2077                 return 0;
2078
2079         /*
2080          * Determine the number of objects per slab
2081          */
2082         s->objects = (PAGE_SIZE << s->order) / size;
2083
2084         /*
2085          * Verify that the number of objects is within permitted limits.
2086          * The page->inuse field is only 16 bit wide! So we cannot have
2087          * more than 64k objects per slab.
2088          */
2089         if (!s->objects || s->objects > MAX_OBJECTS_PER_SLAB)
2090                 return 0;
2091         return 1;
2092
2093 }
2094
2095 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags,
2096                 const char *name, size_t size,
2097                 size_t align, unsigned long flags,
2098                 void (*ctor)(void *, struct kmem_cache *, unsigned long))
2099 {
2100         memset(s, 0, kmem_size);
2101         s->name = name;
2102         s->ctor = ctor;
2103         s->objsize = size;
2104         s->align = align;
2105         s->flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, ctor);
2106
2107         if (!calculate_sizes(s))
2108                 goto error;
2109
2110         s->refcount = 1;
2111 #ifdef CONFIG_NUMA
2112         s->defrag_ratio = 100;
2113 #endif
2114
2115         if (init_kmem_cache_nodes(s, gfpflags & ~SLUB_DMA))
2116                 return 1;
2117 error:
2118         if (flags & SLAB_PANIC)
2119                 panic("Cannot create slab %s size=%lu realsize=%u "
2120                         "order=%u offset=%u flags=%lx\n",
2121                         s->name, (unsigned long)size, s->size, s->order,
2122                         s->offset, flags);
2123         return 0;
2124 }
2125
2126 /*
2127  * Check if a given pointer is valid
2128  */
2129 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *s, const void *object)
2130 {
2131         struct page * page;
2132
2133         page = get_object_page(object);
2134
2135         if (!page || s != page->slab)
2136                 /* No slab or wrong slab */
2137                 return 0;
2138
2139         if (!check_valid_pointer(s, page, object))
2140                 return 0;
2141
2142         /*
2143          * We could also check if the object is on the slabs freelist.
2144          * But this would be too expensive and it seems that the main
2145          * purpose of kmem_ptr_valid is to check if the object belongs
2146          * to a certain slab.
2147          */
2148         return 1;
2149 }
2150 EXPORT_SYMBOL(kmem_ptr_validate);
2151
2152 /*
2153  * Determine the size of a slab object
2154  */
2155 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
2156 {
2157         return s->objsize;
2158 }
2159 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
2160
2161 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *s)
2162 {
2163         return s->name;
2164 }
2165 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_name);
2166
2167 /*
2168  * Attempt to free all slabs on a node. Return the number of slabs we
2169  * were unable to free.
2170  */
2171 static int free_list(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
2172                         struct list_head *list)
2173 {
2174         int slabs_inuse = 0;
2175         unsigned long flags;
2176         struct page *page, *h;
2177
2178         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2179         list_for_each_entry_safe(page, h, list, lru)
2180                 if (!page->inuse) {
2181                         list_del(&page->lru);
2182                         discard_slab(s, page);
2183                 } else
2184                         slabs_inuse++;
2185         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2186         return slabs_inuse;
2187 }
2188
2189 /*
2190  * Release all resources used by a slab cache.
2191  */
2192 static inline int kmem_cache_close(struct kmem_cache *s)
2193 {
2194         int node;
2195
2196         flush_all(s);
2197
2198         /* Attempt to free all objects */
2199         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2200                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
2201
2202                 n->nr_partial -= free_list(s, n, &n->partial);
2203                 if (atomic_long_read(&n->nr_slabs))
2204                         return 1;
2205         }
2206         free_kmem_cache_nodes(s);
2207         return 0;
2208 }
2209
2210 /*
2211  * Close a cache and release the kmem_cache structure
2212  * (must be used for caches created using kmem_cache_create)
2213  */
2214 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
2215 {
2216         down_write(&slub_lock);
2217         s->refcount--;
2218         if (!s->refcount) {
2219                 list_del(&s->list);
2220                 up_write(&slub_lock);
2221                 if (kmem_cache_close(s))
2222                         WARN_ON(1);
2223                 sysfs_slab_remove(s);
2224                 kfree(s);
2225         } else
2226                 up_write(&slub_lock);
2227 }
2228 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2229
2230 /********************************************************************
2231  *              Kmalloc subsystem
2232  *******************************************************************/
2233
2234 struct kmem_cache kmalloc_caches[PAGE_SHIFT] __cacheline_aligned;
2235 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
2236
2237 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2238 static struct kmem_cache *kmalloc_caches_dma[PAGE_SHIFT];
2239 #endif
2240
2241 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
2242 {
2243         get_option (&str, &slub_min_order);
2244
2245         return 1;
2246 }
2247
2248 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
2249
2250 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
2251 {
2252         get_option (&str, &slub_max_order);
2253
2254         return 1;
2255 }
2256
2257 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
2258
2259 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
2260 {
2261         get_option (&str, &slub_min_objects);
2262
2263         return 1;
2264 }
2265
2266 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
2267
2268 static int __init setup_slub_nomerge(char *str)
2269 {
2270         slub_nomerge = 1;
2271         return 1;
2272 }
2273
2274 __setup("slub_nomerge", setup_slub_nomerge);
2275
2276 static struct kmem_cache *create_kmalloc_cache(struct kmem_cache *s,
2277                 const char *name, int size, gfp_t gfp_flags)
2278 {
2279         unsigned int flags = 0;
2280
2281         if (gfp_flags & SLUB_DMA)
2282                 flags = SLAB_CACHE_DMA;
2283
2284         down_write(&slub_lock);
2285         if (!kmem_cache_open(s, gfp_flags, name, size, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
2286                         flags, NULL))
2287                 goto panic;
2288
2289         list_add(&s->list, &slab_caches);
2290         up_write(&slub_lock);
2291         if (sysfs_slab_add(s))
2292                 goto panic;
2293         return s;
2294
2295 panic:
2296         panic("Creation of kmalloc slab %s size=%d failed.\n", name, size);
2297 }
2298
2299 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2300
2301 static void sysfs_add_func(struct work_struct *w)
2302 {
2303         struct kmem_cache *s;
2304
2305         down_write(&slub_lock);
2306         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2307                 if (s->flags & __SYSFS_ADD_DEFERRED) {
2308                         s->flags &= ~__SYSFS_ADD_DEFERRED;
2309                         sysfs_slab_add(s);
2310                 }
2311         }
2312         up_write(&slub_lock);
2313 }
2314
2315 static DECLARE_WORK(sysfs_add_work, sysfs_add_func);
2316
2317 static noinline struct kmem_cache *dma_kmalloc_cache(int index, gfp_t flags)
2318 {
2319         struct kmem_cache *s;
2320         char *text;
2321         size_t realsize;
2322
2323         s = kmalloc_caches_dma[index];
2324         if (s)
2325                 return s;
2326
2327         /* Dynamically create dma cache */
2328         if (flags & __GFP_WAIT)
2329                 down_write(&slub_lock);
2330         else {
2331                 if (!down_write_trylock(&slub_lock))
2332                         goto out;
2333         }
2334
2335         if (kmalloc_caches_dma[index])
2336                 goto unlock_out;
2337
2338         realsize = kmalloc_caches[index].objsize;
2339         text = kasprintf(flags & ~SLUB_DMA, "kmalloc_dma-%d", (unsigned int)realsize),
2340         s = kmalloc(kmem_size, flags & ~SLUB_DMA);
2341
2342         if (!s || !text || !kmem_cache_open(s, flags, text,
2343                         realsize, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
2344                         SLAB_CACHE_DMA|__SYSFS_ADD_DEFERRED, NULL)) {
2345                 kfree(s);
2346                 kfree(text);
2347                 goto unlock_out;
2348         }
2349
2350         list_add(&s->list, &slab_caches);
2351         kmalloc_caches_dma[index] = s;
2352
2353         schedule_work(&sysfs_add_work);
2354
2355 unlock_out:
2356         up_write(&slub_lock);
2357 out:
2358         return kmalloc_caches_dma[index];
2359 }
2360 #endif
2361
2362 /*
2363  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
2364  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
2365  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
2366  * fls.
2367  */
2368 static s8 size_index[24] = {
2369         3,      /* 8 */
2370         4,      /* 16 */
2371         5,      /* 24 */
2372         5,      /* 32 */
2373         6,      /* 40 */
2374         6,      /* 48 */
2375         6,      /* 56 */
2376         6,      /* 64 */
2377         1,      /* 72 */
2378         1,      /* 80 */
2379         1,      /* 88 */
2380         1,      /* 96 */
2381         7,      /* 104 */
2382         7,      /* 112 */
2383         7,      /* 120 */
2384         7,      /* 128 */
2385         2,      /* 136 */
2386         2,      /* 144 */
2387         2,      /* 152 */
2388         2,      /* 160 */
2389         2,      /* 168 */
2390         2,      /* 176 */
2391         2,      /* 184 */
2392         2       /* 192 */
2393 };
2394
2395 static struct kmem_cache *get_slab(size_t size, gfp_t flags)
2396 {
2397         int index;
2398
2399         if (size <= 192) {
2400                 if (!size)
2401                         return ZERO_SIZE_PTR;
2402
2403                 index = size_index[(size - 1) / 8];
2404         } else
2405                 index = fls(size - 1);
2406
2407 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2408         if (unlikely((flags & SLUB_DMA)))
2409                 return dma_kmalloc_cache(index, flags);
2410
2411 #endif
2412         return &kmalloc_caches[index];
2413 }
2414
2415 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
2416 {
2417         struct kmem_cache *s;
2418
2419         if (unlikely(size > PAGE_SIZE / 2))
2420                 return (void *)__get_free_pages(flags | __GFP_COMP,
2421                                                         get_order(size));
2422
2423         s = get_slab(size, flags);
2424
2425         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2426                 return s;
2427
2428         return slab_alloc(s, flags, -1, __builtin_return_address(0));
2429 }
2430 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
2431
2432 #ifdef CONFIG_NUMA
2433 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
2434 {
2435         struct kmem_cache *s;
2436
2437         if (unlikely(size > PAGE_SIZE / 2))
2438                 return (void *)__get_free_pages(flags | __GFP_COMP,
2439                                                         get_order(size));
2440
2441         s = get_slab(size, flags);
2442
2443         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2444                 return s;
2445
2446         return slab_alloc(s, flags, node, __builtin_return_address(0));
2447 }
2448 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
2449 #endif
2450
2451 size_t ksize(const void *object)
2452 {
2453         struct page *page;
2454         struct kmem_cache *s;
2455
2456         BUG_ON(!object);
2457         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
2458                 return 0;
2459
2460         page = get_object_page(object);
2461         BUG_ON(!page);
2462         s = page->slab;
2463         BUG_ON(!s);
2464
2465         /*
2466          * Debugging requires use of the padding between object
2467          * and whatever may come after it.
2468          */
2469         if (s->flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON))
2470                 return s->objsize;
2471
2472         /*
2473          * If we have the need to store the freelist pointer
2474          * back there or track user information then we can
2475          * only use the space before that information.
2476          */
2477         if (s->flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_STORE_USER))
2478                 return s->inuse;
2479
2480         /*
2481          * Else we can use all the padding etc for the allocation
2482          */
2483         return s->size;
2484 }
2485 EXPORT_SYMBOL(ksize);
2486
2487 void kfree(const void *x)
2488 {
2489         struct page *page;
2490
2491         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
2492                 return;
2493
2494         page = virt_to_head_page(x);
2495         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
2496                 put_page(page);
2497                 return;
2498         }
2499         slab_free(page->slab, page, (void *)x, __builtin_return_address(0));
2500 }
2501 EXPORT_SYMBOL(kfree);
2502
2503 /*
2504  * kmem_cache_shrink removes empty slabs from the partial lists and sorts
2505  * the remaining slabs by the number of items in use. The slabs with the
2506  * most items in use come first. New allocations will then fill those up
2507  * and thus they can be removed from the partial lists.
2508  *
2509  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
2510  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
2511  * are freed in them.
2512  */
2513 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
2514 {
2515         int node;
2516         int i;
2517         struct kmem_cache_node *n;
2518         struct page *page;
2519         struct page *t;
2520         struct list_head *slabs_by_inuse =
2521                 kmalloc(sizeof(struct list_head) * s->objects, GFP_KERNEL);
2522         unsigned long flags;
2523
2524         if (!slabs_by_inuse)
2525                 return -ENOMEM;
2526
2527         flush_all(s);
2528         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2529                 n = get_node(s, node);
2530
2531                 if (!n->nr_partial)
2532                         continue;
2533
2534                 for (i = 0; i < s->objects; i++)
2535                         INIT_LIST_HEAD(slabs_by_inuse + i);
2536
2537                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2538
2539                 /*
2540                  * Build lists indexed by the items in use in each slab.
2541                  *
2542                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
2543                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
2544                  */
2545                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, lru) {
2546                         if (!page->inuse && slab_trylock(page)) {
2547                                 /*
2548                                  * Must hold slab lock here because slab_free
2549                                  * may have freed the last object and be
2550                                  * waiting to release the slab.
2551                                  */
2552                                 list_del(&page->lru);
2553                                 n->nr_partial--;
2554                                 slab_unlock(page);
2555                                 discard_slab(s, page);
2556                         } else {
2557                                 list_move(&page->lru,
2558                                 slabs_by_inuse + page->inuse);
2559                         }
2560                 }
2561
2562                 /*
2563                  * Rebuild the partial list with the slabs filled up most
2564                  * first and the least used slabs at the end.
2565                  */
2566                 for (i = s->objects - 1; i >= 0; i--)
2567                         list_splice(slabs_by_inuse + i, n->partial.prev);
2568
2569                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2570         }
2571
2572         kfree(slabs_by_inuse);
2573         return 0;
2574 }
2575 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2576
2577 /********************************************************************
2578  *                      Basic setup of slabs
2579  *******************************************************************/
2580
2581 void __init kmem_cache_init(void)
2582 {
2583         int i;
2584         int caches = 0;
2585
2586 #ifdef CONFIG_NUMA
2587         /*
2588          * Must first have the slab cache available for the allocations of the
2589          * struct kmem_cache_node's. There is special bootstrap code in
2590          * kmem_cache_open for slab_state == DOWN.
2591          */
2592         create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[0], "kmem_cache_node",
2593                 sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_KERNEL);
2594         kmalloc_caches[0].refcount = -1;
2595         caches++;
2596 #endif
2597
2598         /* Able to allocate the per node structures */
2599         slab_state = PARTIAL;
2600
2601         /* Caches that are not of the two-to-the-power-of size */
2602         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64) {
2603                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[1],
2604                                 "kmalloc-96", 96, GFP_KERNEL);
2605                 caches++;
2606         }
2607         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 128) {
2608                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[2],
2609                                 "kmalloc-192", 192, GFP_KERNEL);
2610                 caches++;
2611         }
2612
2613         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i < PAGE_SHIFT; i++) {
2614                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[i],
2615                         "kmalloc", 1 << i, GFP_KERNEL);
2616                 caches++;
2617         }
2618
2619
2620         /*
2621          * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
2622          * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
2623          * mips it seems. The standard arches will not generate any code here.
2624          *
2625          * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
2626          * handle the index determination for the smaller caches.
2627          *
2628          * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
2629          * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
2630          */
2631         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
2632                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
2633
2634         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8)
2635                 size_index[(i - 1) / 8] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
2636
2637         slab_state = UP;
2638
2639         /* Provide the correct kmalloc names now that the caches are up */
2640         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i < PAGE_SHIFT; i++)
2641                 kmalloc_caches[i]. name =
2642                         kasprintf(GFP_KERNEL, "kmalloc-%d", 1 << i);
2643
2644 #ifdef CONFIG_SMP
2645         register_cpu_notifier(&slab_notifier);
2646 #endif
2647
2648         kmem_size = offsetof(struct kmem_cache, cpu_slab) +
2649                                 nr_cpu_ids * sizeof(struct page *);
2650
2651         printk(KERN_INFO "SLUB: Genslabs=%d, HWalign=%d, Order=%d-%d, MinObjects=%d,"
2652                 " CPUs=%d, Nodes=%d\n",
2653                 caches, cache_line_size(),
2654                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
2655                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
2656 }
2657
2658 /*
2659  * Find a mergeable slab cache
2660  */
2661 static int slab_unmergeable(struct kmem_cache *s)
2662 {
2663         if (slub_nomerge || (s->flags & SLUB_NEVER_MERGE))
2664                 return 1;
2665
2666         if (s->ctor)
2667                 return 1;
2668
2669         /*
2670          * We may have set a slab to be unmergeable during bootstrap.
2671          */
2672         if (s->refcount < 0)
2673                 return 1;
2674
2675         return 0;
2676 }
2677
2678 static struct kmem_cache *find_mergeable(size_t size,
2679                 size_t align, unsigned long flags, const char *name,
2680                 void (*ctor)(void *, struct kmem_cache *, unsigned long))
2681 {
2682         struct kmem_cache *s;
2683
2684         if (slub_nomerge || (flags & SLUB_NEVER_MERGE))
2685                 return NULL;
2686
2687         if (ctor)
2688                 return NULL;
2689
2690         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
2691         align = calculate_alignment(flags, align, size);
2692         size = ALIGN(size, align);
2693         flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, NULL);
2694
2695         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2696                 if (slab_unmergeable(s))
2697                         continue;
2698
2699                 if (size > s->size)
2700                         continue;
2701
2702                 if ((flags & SLUB_MERGE_SAME) != (s->flags & SLUB_MERGE_SAME))
2703                                 continue;
2704                 /*
2705                  * Check if alignment is compatible.
2706                  * Courtesy of Adrian Drzewiecki
2707                  */
2708                 if ((s->size & ~(align -1)) != s->size)
2709                         continue;
2710
2711                 if (s->size - size >= sizeof(void *))
2712                         continue;
2713
2714                 return s;
2715         }
2716         return NULL;
2717 }
2718
2719 struct kmem_cache *kmem_cache_create(const char *name, size_t size,
2720                 size_t align, unsigned long flags,
2721                 void (*ctor)(void *, struct kmem_cache *, unsigned long))
2722 {
2723         struct kmem_cache *s;
2724
2725         down_write(&slub_lock);
2726         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
2727         if (s) {
2728                 s->refcount++;
2729                 /*
2730                  * Adjust the object sizes so that we clear
2731                  * the complete object on kzalloc.
2732                  */
2733                 s->objsize = max(s->objsize, (int)size);
2734                 s->inuse = max_t(int, s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
2735                 up_write(&slub_lock);
2736                 if (sysfs_slab_alias(s, name))
2737                         goto err;
2738                 return s;
2739         }
2740         s = kmalloc(kmem_size, GFP_KERNEL);
2741         if (s) {
2742                 if (kmem_cache_open(s, GFP_KERNEL, name,
2743                                 size, align, flags, ctor)) {
2744                         list_add(&s->list, &slab_caches);
2745                         up_write(&slub_lock);
2746                         if (sysfs_slab_add(s))
2747                                 goto err;
2748                         return s;
2749                 }
2750                 kfree(s);
2751         }
2752         up_write(&slub_lock);
2753
2754 err:
2755         if (flags & SLAB_PANIC)
2756                 panic("Cannot create slabcache %s\n", name);
2757         else
2758                 s = NULL;
2759         return s;
2760 }
2761 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
2762
2763 #ifdef CONFIG_SMP
2764 /*
2765  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
2766  * necessary.
2767  */
2768 static int __cpuinit slab_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
2769                 unsigned long action, void *hcpu)
2770 {
2771         long cpu = (long)hcpu;
2772         struct kmem_cache *s;
2773         unsigned long flags;
2774
2775         switch (action) {
2776         case CPU_UP_CANCELED:
2777         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
2778         case CPU_DEAD:
2779         case CPU_DEAD_FROZEN:
2780                 down_read(&slub_lock);
2781                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2782                         local_irq_save(flags);
2783                         __flush_cpu_slab(s, cpu);
2784                         local_irq_restore(flags);
2785                 }
2786                 up_read(&slub_lock);
2787                 break;
2788         default:
2789                 break;
2790         }
2791         return NOTIFY_OK;
2792 }
2793
2794 static struct notifier_block __cpuinitdata slab_notifier =
2795         { &slab_cpuup_callback, NULL, 0 };
2796
2797 #endif
2798
2799 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags, void *caller)
2800 {
2801         struct kmem_cache *s;
2802
2803         if (unlikely(size > PAGE_SIZE / 2))
2804                 return (void *)__get_free_pages(gfpflags | __GFP_COMP,
2805                                                         get_order(size));
2806         s = get_slab(size, gfpflags);
2807
2808         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2809                 return s;
2810
2811         return slab_alloc(s, gfpflags, -1, caller);
2812 }
2813
2814 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags,
2815                                         int node, void *caller)
2816 {
2817         struct kmem_cache *s;
2818
2819         if (unlikely(size > PAGE_SIZE / 2))
2820                 return (void *)__get_free_pages(gfpflags | __GFP_COMP,
2821                                                         get_order(size));
2822         s = get_slab(size, gfpflags);
2823
2824         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2825                 return s;
2826
2827         return slab_alloc(s, gfpflags, node, caller);
2828 }
2829
2830 #if defined(CONFIG_SYSFS) && defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)
2831 static int validate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2832                                                 unsigned long *map)
2833 {
2834         void *p;
2835         void *addr = page_address(page);
2836
2837         if (!check_slab(s, page) ||
2838                         !on_freelist(s, page, NULL))
2839                 return 0;
2840
2841         /* Now we know that a valid freelist exists */
2842         bitmap_zero(map, s->objects);
2843
2844         for_each_free_object(p, s, page->freelist) {
2845                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
2846                 if (!check_object(s, page, p, 0))
2847                         return 0;
2848         }
2849
2850         for_each_object(p, s, addr)
2851                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
2852                         if (!check_object(s, page, p, 1))
2853                                 return 0;
2854         return 1;
2855 }
2856
2857 static void validate_slab_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2858                                                 unsigned long *map)
2859 {
2860         if (slab_trylock(page)) {
2861                 validate_slab(s, page, map);
2862                 slab_unlock(page);
2863         } else
2864                 printk(KERN_INFO "SLUB %s: Skipped busy slab 0x%p\n",
2865                         s->name, page);
2866
2867         if (s->flags & DEBUG_DEFAULT_FLAGS) {
2868                 if (!SlabDebug(page))
2869                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: SlabDebug not set "
2870                                 "on slab 0x%p\n", s->name, page);
2871         } else {
2872                 if (SlabDebug(page))
2873                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: SlabDebug set on "
2874                                 "slab 0x%p\n", s->name, page);
2875         }
2876 }
2877
2878 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
2879                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *map)
2880 {
2881         unsigned long count = 0;
2882         struct page *page;
2883         unsigned long flags;
2884
2885         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2886
2887         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru) {
2888                 validate_slab_slab(s, page, map);
2889                 count++;
2890         }
2891         if (count != n->nr_partial)
2892                 printk(KERN_ERR "SLUB %s: %ld partial slabs counted but "
2893                         "counter=%ld\n", s->name, count, n->nr_partial);
2894
2895         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
2896                 goto out;
2897
2898         list_for_each_entry(page, &n->full, lru) {
2899                 validate_slab_slab(s, page, map);
2900                 count++;
2901         }
2902         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs))
2903                 printk(KERN_ERR "SLUB: %s %ld slabs counted but "
2904                         "counter=%ld\n", s->name, count,
2905                         atomic_long_read(&n->nr_slabs));
2906
2907 out:
2908         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2909         return count;
2910 }
2911
2912 static long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
2913 {
2914         int node;
2915         unsigned long count = 0;
2916         unsigned long *map = kmalloc(BITS_TO_LONGS(s->objects) *
2917                                 sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
2918
2919         if (!map)
2920                 return -ENOMEM;
2921
2922         flush_all(s);
2923         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2924                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
2925
2926                 count += validate_slab_node(s, n, map);
2927         }
2928         kfree(map);
2929         return count;
2930 }
2931
2932 #ifdef SLUB_RESILIENCY_TEST
2933 static void resiliency_test(void)
2934 {
2935         u8 *p;
2936
2937         printk(KERN_ERR "SLUB resiliency testing\n");
2938         printk(KERN_ERR "-----------------------\n");
2939         printk(KERN_ERR "A. Corruption after allocation\n");
2940
2941         p = kzalloc(16, GFP_KERNEL);
2942         p[16] = 0x12;
2943         printk(KERN_ERR "\n1. kmalloc-16: Clobber Redzone/next pointer"
2944                         " 0x12->0x%p\n\n", p + 16);
2945
2946         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 4);
2947
2948         /* Hmmm... The next two are dangerous */
2949         p = kzalloc(32, GFP_KERNEL);
2950         p[32 + sizeof(void *)] = 0x34;
2951         printk(KERN_ERR "\n2. kmalloc-32: Clobber next pointer/next slab"
2952                         " 0x34 -> -0x%p\n", p);
2953         printk(KERN_ERR "If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
2954
2955         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 5);
2956         p = kzalloc(64, GFP_KERNEL);
2957         p += 64 + (get_cycles() & 0xff) * sizeof(void *);
2958         *p = 0x56;
2959         printk(KERN_ERR "\n3. kmalloc-64: corrupting random byte 0x56->0x%p\n",
2960                                                                         p);
2961         printk(KERN_ERR "If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
2962         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 6);
2963
2964         printk(KERN_ERR "\nB. Corruption after free\n");
2965         p = kzalloc(128, GFP_KERNEL);
2966         kfree(p);
2967         *p = 0x78;
2968         printk(KERN_ERR "1. kmalloc-128: Clobber first word 0x78->0x%p\n\n", p);
2969         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 7);
2970
2971         p = kzalloc(256, GFP_KERNEL);
2972         kfree(p);
2973         p[50] = 0x9a;
2974         printk(KERN_ERR "\n2. kmalloc-256: Clobber 50th byte 0x9a->0x%p\n\n", p);
2975         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 8);
2976
2977         p = kzalloc(512, GFP_KERNEL);
2978         kfree(p);
2979         p[512] = 0xab;
2980         printk(KERN_ERR "\n3. kmalloc-512: Clobber redzone 0xab->0x%p\n\n", p);
2981         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 9);
2982 }
2983 #else
2984 static void resiliency_test(void) {};
2985 #endif
2986
2987 /*
2988  * Generate lists of code addresses where slabcache objects are allocated
2989  * and freed.
2990  */
2991
2992 struct location {
2993         unsigned long count;
2994         void *addr;
2995         long long sum_time;
2996         long min_time;
2997         long max_time;
2998         long min_pid;
2999         long max_pid;
3000         cpumask_t cpus;
3001         nodemask_t nodes;
3002 };
3003
3004 struct loc_track {
3005         unsigned long max;
3006         unsigned long count;
3007         struct location *loc;
3008 };
3009
3010 static void free_loc_track(struct loc_track *t)
3011 {
3012         if (t->max)
3013                 free_pages((unsigned long)t->loc,
3014                         get_order(sizeof(struct location) * t->max));
3015 }
3016
3017 static int alloc_loc_track(struct loc_track *t, unsigned long max, gfp_t flags)
3018 {
3019         struct location *l;
3020         int order;
3021
3022         order = get_order(sizeof(struct location) * max);
3023
3024         l = (void *)__get_free_pages(flags, order);
3025         if (!l)
3026                 return 0;
3027
3028         if (t->count) {
3029                 memcpy(l, t->loc, sizeof(struct location) * t->count);
3030                 free_loc_track(t);
3031         }
3032         t->max = max;
3033         t->loc = l;
3034         return 1;
3035 }
3036
3037 static int add_location(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
3038                                 const struct track *track)
3039 {
3040         long start, end, pos;
3041         struct location *l;
3042         void *caddr;
3043         unsigned long age = jiffies - track->when;
3044
3045         start = -1;
3046         end = t->count;
3047
3048         for ( ; ; ) {
3049                 pos = start + (end - start + 1) / 2;
3050
3051                 /*
3052                  * There is nothing at "end". If we end up there
3053                  * we need to add something to before end.
3054                  */
3055                 if (pos == end)
3056                         break;
3057
3058                 caddr = t->loc[pos].addr;
3059                 if (track->addr == caddr) {
3060
3061                         l = &t->loc[pos];
3062                         l->count++;
3063                         if (track->when) {
3064                                 l->sum_time += age;
3065                                 if (age < l->min_time)
3066                                         l->min_time = age;
3067                                 if (age > l->max_time)
3068                                         l->max_time = age;
3069
3070                                 if (track->pid < l->min_pid)
3071                                         l->min_pid = track->pid;
3072                                 if (track->pid > l->max_pid)
3073                                         l->max_pid = track->pid;
3074
3075                                 cpu_set(track->cpu, l->cpus);
3076                         }
3077                         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
3078                         return 1;
3079                 }
3080
3081                 if (track->addr < caddr)
3082                         end = pos;
3083                 else
3084                         start = pos;
3085         }
3086
3087         /*
3088          * Not found. Insert new tracking element.
3089          */
3090         if (t->count >= t->max && !alloc_loc_track(t, 2 * t->max, GFP_ATOMIC))
3091                 return 0;
3092
3093         l = t->loc + pos;
3094         if (pos < t->count)
3095                 memmove(l + 1, l,
3096                         (t->count - pos) * sizeof(struct location));
3097         t->count++;
3098         l->count = 1;
3099         l->addr = track->addr;
3100         l->sum_time = age;
3101         l->min_time = age;
3102         l->max_time = age;
3103         l->min_pid = track->pid;
3104         l->max_pid = track->pid;
3105         cpus_clear(l->cpus);
3106         cpu_set(track->cpu, l->cpus);
3107         nodes_clear(l->nodes);
3108         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
3109         return 1;
3110 }
3111
3112 static void process_slab(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
3113                 struct page *page, enum track_item alloc)
3114 {
3115         void *addr = page_address(page);
3116         DECLARE_BITMAP(map, s->objects);
3117         void *p;
3118
3119         bitmap_zero(map, s->objects);
3120         for_each_free_object(p, s, page->freelist)
3121                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
3122
3123         for_each_object(p, s, addr)
3124                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
3125                         add_location(t, s, get_track(s, p, alloc));
3126 }
3127
3128 static int list_locations(struct kmem_cache *s, char *buf,
3129                                         enum track_item alloc)
3130 {
3131         int n = 0;
3132         unsigned long i;
3133         struct loc_track t = { 0, 0, NULL };
3134         int node;
3135
3136         if (!alloc_loc_track(&t, PAGE_SIZE / sizeof(struct location),
3137                         GFP_KERNEL))
3138                 return sprintf(buf, "Out of memory\n");
3139
3140         /* Push back cpu slabs */
3141         flush_all(s);
3142
3143         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3144                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3145                 unsigned long flags;
3146                 struct page *page;
3147
3148                 if (!atomic_long_read(&n->nr_slabs))
3149                         continue;
3150
3151                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3152                 list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
3153                         process_slab(&t, s, page, alloc);
3154                 list_for_each_entry(page, &n->full, lru)
3155                         process_slab(&t, s, page, alloc);
3156                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3157         }
3158
3159         for (i = 0; i < t.count; i++) {
3160                 struct location *l = &t.loc[i];
3161
3162                 if (n > PAGE_SIZE - 100)
3163                         break;
3164                 n += sprintf(buf + n, "%7ld ", l->count);
3165
3166                 if (l->addr)
3167                         n += sprint_symbol(buf + n, (unsigned long)l->addr);
3168                 else
3169                         n += sprintf(buf + n, "<not-available>");
3170
3171                 if (l->sum_time != l->min_time) {
3172                         unsigned long remainder;
3173
3174                         n += sprintf(buf + n, " age=%ld/%ld/%ld",
3175                         l->min_time,
3176                         div_long_long_rem(l->sum_time, l->count, &remainder),
3177                         l->max_time);
3178                 } else
3179                         n += sprintf(buf + n, " age=%ld",
3180                                 l->min_time);
3181
3182                 if (l->min_pid != l->max_pid)
3183                         n += sprintf(buf + n, " pid=%ld-%ld",
3184                                 l->min_pid, l->max_pid);
3185                 else
3186                         n += sprintf(buf + n, " pid=%ld",
3187                                 l->min_pid);
3188
3189                 if (num_online_cpus() > 1 && !cpus_empty(l->cpus) &&
3190                                 n < PAGE_SIZE - 60) {
3191                         n += sprintf(buf + n, " cpus=");
3192                         n += cpulist_scnprintf(buf + n, PAGE_SIZE - n - 50,
3193                                         l->cpus);
3194                 }
3195
3196                 if (num_online_nodes() > 1 && !nodes_empty(l->nodes) &&
3197                                 n < PAGE_SIZE - 60) {
3198                         n += sprintf(buf + n, " nodes=");
3199                         n += nodelist_scnprintf(buf + n, PAGE_SIZE - n - 50,
3200                                         l->nodes);
3201                 }
3202
3203                 n += sprintf(buf + n, "\n");
3204         }
3205
3206         free_loc_track(&t);
3207         if (!t.count)
3208                 n += sprintf(buf, "No data\n");
3209         return n;
3210 }
3211
3212 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n)
3213 {
3214         unsigned long flags;
3215         unsigned long x = 0;
3216         struct page *page;
3217
3218         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3219         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
3220                 x += page->inuse;
3221         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3222         return x;
3223 }
3224
3225 enum slab_stat_type {
3226         SL_FULL,
3227         SL_PARTIAL,
3228         SL_CPU,
3229         SL_OBJECTS
3230 };
3231
3232 #define SO_FULL         (1 << SL_FULL)
3233 #define SO_PARTIAL      (1 << SL_PARTIAL)
3234 #define SO_CPU          (1 << SL_CPU)
3235 #define SO_OBJECTS      (1 << SL_OBJECTS)
3236
3237 static unsigned long slab_objects(struct kmem_cache *s,
3238                         char *buf, unsigned long flags)
3239 {
3240         unsigned long total = 0;
3241         int cpu;
3242         int node;
3243         int x;
3244         unsigned long *nodes;
3245         unsigned long *per_cpu;
3246
3247         nodes = kzalloc(2 * sizeof(unsigned long) * nr_node_ids, GFP_KERNEL);
3248         per_cpu = nodes + nr_node_ids;
3249
3250         for_each_possible_cpu(cpu) {
3251                 struct page *page = s->cpu_slab[cpu];
3252                 int node;
3253
3254                 if (page) {
3255                         node = page_to_nid(page);
3256                         if (flags & SO_CPU) {
3257                                 int x = 0;
3258
3259                                 if (flags & SO_OBJECTS)
3260                                         x = page->inuse;
3261                                 else
3262                                         x = 1;
3263                                 total += x;
3264                                 nodes[node] += x;
3265                         }
3266                         per_cpu[node]++;
3267                 }
3268         }
3269
3270         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3271                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3272
3273                 if (flags & SO_PARTIAL) {
3274                         if (flags & SO_OBJECTS)
3275                                 x = count_partial(n);
3276                         else
3277                                 x = n->nr_partial;
3278                         total += x;
3279                         nodes[node] += x;
3280                 }
3281
3282                 if (flags & SO_FULL) {
3283                         int full_slabs = atomic_long_read(&n->nr_slabs)
3284                                         - per_cpu[node]
3285                                         - n->nr_partial;
3286
3287                         if (flags & SO_OBJECTS)
3288                                 x = full_slabs * s->objects;
3289                         else
3290                                 x = full_slabs;
3291                         total += x;
3292                         nodes[node] += x;
3293                 }
3294         }
3295
3296         x = sprintf(buf, "%lu", total);
3297 #ifdef CONFIG_NUMA
3298         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY)
3299                 if (nodes[node])
3300                         x += sprintf(buf + x, " N%d=%lu",
3301                                         node, nodes[node]);
3302 #endif
3303         kfree(nodes);
3304         return x + sprintf(buf + x, "\n");
3305 }
3306
3307 static int any_slab_objects(struct kmem_cache *s)
3308 {
3309         int node;
3310         int cpu;
3311
3312         for_each_possible_cpu(cpu)
3313                 if (s->cpu_slab[cpu])
3314                         return 1;
3315
3316         for_each_node(node) {
3317                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3318
3319                 if (n->nr_partial || atomic_long_read(&n->nr_slabs))
3320                         return 1;
3321         }
3322         return 0;
3323 }
3324
3325 #define to_slab_attr(n) container_of(n, struct slab_attribute, attr)
3326 #define to_slab(n) container_of(n, struct kmem_cache, kobj);
3327
3328 struct slab_attribute {
3329         struct attribute attr;
3330         ssize_t (*show)(struct kmem_cache *s, char *buf);
3331         ssize_t (*store)(struct kmem_cache *s, const char *x, size_t count);
3332 };
3333
3334 #define SLAB_ATTR_RO(_name) \
3335         static struct slab_attribute _name##_attr = __ATTR_RO(_name)
3336
3337 #define SLAB_ATTR(_name) \
3338         static struct slab_attribute _name##_attr =  \
3339         __ATTR(_name, 0644, _name##_show, _name##_store)
3340
3341 static ssize_t slab_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
3342 {
3343         return sprintf(buf, "%d\n", s->size);
3344 }
3345 SLAB_ATTR_RO(slab_size);
3346
3347 static ssize_t align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
3348 {
3349         return sprintf(buf, "%d\n", s->align);
3350 }
3351 SLAB_ATTR_RO(align);
3352
3353 static ssize_t object_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
3354 {
3355         return sprintf(buf, "%d\n", s->objsize);
3356 }
3357 SLAB_ATTR_RO(object_size);
3358
3359 static ssize_t objs_per_slab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
3360 {
3361         return sprintf(buf, "%d\n", s->objects);
3362 }
3363 SLAB_ATTR_RO(objs_per_slab);
3364
3365 static ssize_t order_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
3366 {
3367         return sprintf(buf, "%d\n", s->order);
3368 }
3369 SLAB_ATTR_RO(order);
3370
3371 static ssize_t ctor_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
3372 {
3373         if (s->ctor) {
3374                 int n = sprint_symbol(buf, (unsigned long)s->ctor);
3375
3376                 return n + sprintf(buf + n, "\n");
3377         }
3378         return 0;
3379 }
3380 SLAB_ATTR_RO(ctor);
3381
3382 static ssize_t aliases_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
3383 {
3384         return sprintf(buf, "%d\n", s->refcount - 1);
3385 }
3386 SLAB_ATTR_RO(aliases);
3387
3388 static ssize_t slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
3389 {
3390         return slab_objects(s, buf, SO_FULL|SO_PARTIAL|SO_CPU);
3391 }
3392 SLAB_ATTR_RO(slabs);
3393
3394 static ssize_t partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
3395 {
3396         return slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL);
3397 }
3398 SLAB_ATTR_RO(partial);
3399
3400 static ssize_t cpu_slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
3401 {
3402         return slab_objects(s, buf, SO_CPU);
3403 }
3404 SLAB_ATTR_RO(cpu_slabs);
3405
3406 static ssize_t objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
3407 {
3408         return slab_objects(s, buf, SO_FULL|SO_PARTIAL|SO_CPU|SO_OBJECTS);
3409 }
3410 SLAB_ATTR_RO(objects);
3411
3412 static ssize_t sanity_checks_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
3413 {
3414         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_DEBUG_FREE));
3415 }
3416
3417 static ssize_t sanity_checks_store(struct kmem_cache *s,
3418                                 const char *buf, size_t length)
3419 {
3420         s->flags &= ~SLAB_DEBUG_FREE;
3421         if (buf[0] == '1')
3422                 s->flags |= SLAB_DEBUG_FREE;
3423         return length;
3424 }
3425 SLAB_ATTR(sanity_checks);
3426
3427 static ssize_t trace_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
3428 {
3429         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TRACE));
3430 }
3431
3432 static ssize_t trace_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
3433                                                         size_t length)
3434 {
3435         s->flags &= ~SLAB_TRACE;
3436         if (buf[0] == '1')
3437                 s->flags |= SLAB_TRACE;
3438         return length;
3439 }
3440 SLAB_ATTR(trace);
3441
3442 static ssize_t reclaim_account_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
3443 {
3444         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT));
3445 }
3446
3447 static ssize_t reclaim_account_store(struct kmem_cache *s,
3448                                 const char *buf, size_t length)
3449 {
3450         s->flags &= ~SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
3451         if (buf[0] == '1')
3452                 s->flags |= SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
3453         return length;
3454 }
3455 SLAB_ATTR(reclaim_account);
3456
3457 static ssize_t hwcache_align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
3458 {
3459         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN));
3460 }
3461 SLAB_ATTR_RO(hwcache_align);
3462
3463 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
3464 static ssize_t cache_dma_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
3465 {
3466         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CACHE_DMA));
3467 }
3468 SLAB_ATTR_RO(cache_dma);
3469 #endif
3470
3471 static ssize_t destroy_by_rcu_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
3472 {
3473         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU));
3474 }
3475 SLAB_ATTR_RO(destroy_by_rcu);
3476
3477 static ssize_t red_zone_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
3478 {
3479         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RED_ZONE));
3480 }
3481
3482 static ssize_t red_zone_store(struct kmem_cache *s,
3483                                 const char *buf, size_t length)
3484 {
3485         if (any_slab_objects(s))
3486                 return -EBUSY;
3487
3488         s->flags &= ~SLAB_RED_ZONE;
3489         if (buf[0] == '1')
3490                 s->flags |= SLAB_RED_ZONE;
3491         calculate_sizes(s);
3492         return length;
3493 }
3494 SLAB_ATTR(red_zone);
3495
3496 static ssize_t poison_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
3497 {