b2b0c78ae35d04b74c0cea458ac93a78ee859e44
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / slub.c
1 /*
2  * SLUB: A slab allocator that limits cache line use instead of queuing
3  * objects in per cpu and per node lists.
4  *
5  * The allocator synchronizes using per slab locks and only
6  * uses a centralized lock to manage a pool of partial slabs.
7  *
8  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter
9  */
10
11 #include <linux/mm.h>
12 #include <linux/swap.h> /* struct reclaim_state */
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/bit_spinlock.h>
15 #include <linux/interrupt.h>
16 #include <linux/bitops.h>
17 #include <linux/slab.h>
18 #include <linux/proc_fs.h>
19 #include <linux/seq_file.h>
20 #include <linux/kmemtrace.h>
21 #include <linux/kmemcheck.h>
22 #include <linux/cpu.h>
23 #include <linux/cpuset.h>
24 #include <linux/kmemleak.h>
25 #include <linux/mempolicy.h>
26 #include <linux/ctype.h>
27 #include <linux/debugobjects.h>
28 #include <linux/kallsyms.h>
29 #include <linux/memory.h>
30 #include <linux/math64.h>
31 #include <linux/fault-inject.h>
32
33 /*
34  * Lock order:
35  *   1. slab_lock(page)
36  *   2. slab->list_lock
37  *
38  *   The slab_lock protects operations on the object of a particular
39  *   slab and its metadata in the page struct. If the slab lock
40  *   has been taken then no allocations nor frees can be performed
41  *   on the objects in the slab nor can the slab be added or removed
42  *   from the partial or full lists since this would mean modifying
43  *   the page_struct of the slab.
44  *
45  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
46  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
47  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
48  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
49  *   modified without taking the list lock).
50  *
51  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
52  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
53  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
54  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
55  *   the list lock.
56  *
57  *   The lock order is sometimes inverted when we are trying to get a slab
58  *   off a list. We take the list_lock and then look for a page on the list
59  *   to use. While we do that objects in the slabs may be freed. We can
60  *   only operate on the slab if we have also taken the slab_lock. So we use
61  *   a slab_trylock() on the slab. If trylock was successful then no frees
62  *   can occur anymore and we can use the slab for allocations etc. If the
63  *   slab_trylock() does not succeed then frees are in progress in the slab and
64  *   we must stay away from it for a while since we may cause a bouncing
65  *   cacheline if we try to acquire the lock. So go onto the next slab.
66  *   If all pages are busy then we may allocate a new slab instead of reusing
67  *   a partial slab. A new slab has noone operating on it and thus there is
68  *   no danger of cacheline contention.
69  *
70  *   Interrupts are disabled during allocation and deallocation in order to
71  *   make the slab allocator safe to use in the context of an irq. In addition
72  *   interrupts are disabled to ensure that the processor does not change
73  *   while handling per_cpu slabs, due to kernel preemption.
74  *
75  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
76  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
77  *
78  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
79  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
80  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
81  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
82  * cannot scan all objects.
83  *
84  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
85  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
86  * fast frees and allocs.
87  *
88  * Overloading of page flags that are otherwise used for LRU management.
89  *
90  * PageActive           The slab is frozen and exempt from list processing.
91  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
92  *                      such as satisfying allocations for a specific
93  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
94  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
95  *                      list operations. It is up to the processor holding
96  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
97  *                      when the slab is no longer needed.
98  *
99  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
100  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
101  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
102  *                      freelist that allows lockless access to
103  *                      free objects in addition to the regular freelist
104  *                      that requires the slab lock.
105  *
106  * PageError            Slab requires special handling due to debug
107  *                      options set. This moves slab handling out of
108  *                      the fast path and disables lockless freelists.
109  */
110
111 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
112 #define SLABDEBUG 1
113 #else
114 #define SLABDEBUG 0
115 #endif
116
117 /*
118  * Issues still to be resolved:
119  *
120  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
121  *
122  * - Variable sizing of the per node arrays
123  */
124
125 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
126 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
127
128 /*
129  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
130  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
131  */
132 #define MIN_PARTIAL 5
133
134 /*
135  * Maximum number of desirable partial slabs.
136  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
137  * sort the partial list by the number of objects in the.
138  */
139 #define MAX_PARTIAL 10
140
141 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | \
142                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
143
144 /*
145  * Set of flags that will prevent slab merging
146  */
147 #define SLUB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
148                 SLAB_TRACE | SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_NOLEAKTRACE)
149
150 #define SLUB_MERGE_SAME (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | \
151                 SLAB_CACHE_DMA | SLAB_NOTRACK)
152
153 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
154 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
155 #endif
156
157 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
158 #define ARCH_SLAB_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
159 #endif
160
161 #define OO_SHIFT        16
162 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
163 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       65535 /* since page.objects is u16 */
164
165 /* Internal SLUB flags */
166 #define __OBJECT_POISON         0x80000000 /* Poison object */
167 #define __SYSFS_ADD_DEFERRED    0x40000000 /* Not yet visible via sysfs */
168
169 static int kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
170
171 #ifdef CONFIG_SMP
172 static struct notifier_block slab_notifier;
173 #endif
174
175 static enum {
176         DOWN,           /* No slab functionality available */
177         PARTIAL,        /* kmem_cache_open() works but kmalloc does not */
178         UP,             /* Everything works but does not show up in sysfs */
179         SYSFS           /* Sysfs up */
180 } slab_state = DOWN;
181
182 /*
183  * The slab allocator is initialized with interrupts disabled. Therefore, make
184  * sure early boot allocations don't accidentally enable interrupts.
185  */
186 static gfp_t slab_gfp_mask __read_mostly = SLAB_GFP_BOOT_MASK;
187
188 /* A list of all slab caches on the system */
189 static DECLARE_RWSEM(slub_lock);
190 static LIST_HEAD(slab_caches);
191
192 /*
193  * Tracking user of a slab.
194  */
195 struct track {
196         unsigned long addr;     /* Called from address */
197         int cpu;                /* Was running on cpu */
198         int pid;                /* Pid context */
199         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
200 };
201
202 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
203
204 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
205 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
206 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
207 static void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *);
208
209 #else
210 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
211 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
212                                                         { return 0; }
213 static inline void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s)
214 {
215         kfree(s);
216 }
217
218 #endif
219
220 static inline void stat(struct kmem_cache_cpu *c, enum stat_item si)
221 {
222 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
223         c->stat[si]++;
224 #endif
225 }
226
227 /********************************************************************
228  *                      Core slab cache functions
229  *******************************************************************/
230
231 int slab_is_available(void)
232 {
233         return slab_state >= UP;
234 }
235
236 static inline struct kmem_cache_node *get_node(struct kmem_cache *s, int node)
237 {
238 #ifdef CONFIG_NUMA
239         return s->node[node];
240 #else
241         return &s->local_node;
242 #endif
243 }
244
245 static inline struct kmem_cache_cpu *get_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
246 {
247 #ifdef CONFIG_SMP
248         return s->cpu_slab[cpu];
249 #else
250         return &s->cpu_slab;
251 #endif
252 }
253
254 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
255 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
256                                 struct page *page, const void *object)
257 {
258         void *base;
259
260         if (!object)
261                 return 1;
262
263         base = page_address(page);
264         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
265                 (object - base) % s->size) {
266                 return 0;
267         }
268
269         return 1;
270 }
271
272 /*
273  * Slow version of get and set free pointer.
274  *
275  * This version requires touching the cache lines of kmem_cache which
276  * we avoid to do in the fast alloc free paths. There we obtain the offset
277  * from the page struct.
278  */
279 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
280 {
281         return *(void **)(object + s->offset);
282 }
283
284 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
285 {
286         *(void **)(object + s->offset) = fp;
287 }
288
289 /* Loop over all objects in a slab */
290 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
291         for (__p = (__addr); __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size;\
292                         __p += (__s)->size)
293
294 /* Scan freelist */
295 #define for_each_free_object(__p, __s, __free) \
296         for (__p = (__free); __p; __p = get_freepointer((__s), __p))
297
298 /* Determine object index from a given position */
299 static inline int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
300 {
301         return (p - addr) / s->size;
302 }
303
304 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(int order,
305                                                 unsigned long size)
306 {
307         struct kmem_cache_order_objects x = {
308                 (order << OO_SHIFT) + (PAGE_SIZE << order) / size
309         };
310
311         return x;
312 }
313
314 static inline int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
315 {
316         return x.x >> OO_SHIFT;
317 }
318
319 static inline int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
320 {
321         return x.x & OO_MASK;
322 }
323
324 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
325 /*
326  * Debug settings:
327  */
328 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
329 static int slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
330 #else
331 static int slub_debug;
332 #endif
333
334 static char *slub_debug_slabs;
335
336 /*
337  * Object debugging
338  */
339 static void print_section(char *text, u8 *addr, unsigned int length)
340 {
341         int i, offset;
342         int newline = 1;
343         char ascii[17];
344
345         ascii[16] = 0;
346
347         for (i = 0; i < length; i++) {
348                 if (newline) {
349                         printk(KERN_ERR "%8s 0x%p: ", text, addr + i);
350                         newline = 0;
351                 }
352                 printk(KERN_CONT " %02x", addr[i]);
353                 offset = i % 16;
354                 ascii[offset] = isgraph(addr[i]) ? addr[i] : '.';
355                 if (offset == 15) {
356                         printk(KERN_CONT " %s\n", ascii);
357                         newline = 1;
358                 }
359         }
360         if (!newline) {
361                 i %= 16;
362                 while (i < 16) {
363                         printk(KERN_CONT "   ");
364                         ascii[i] = ' ';
365                         i++;
366                 }
367                 printk(KERN_CONT " %s\n", ascii);
368         }
369 }
370
371 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
372         enum track_item alloc)
373 {
374         struct track *p;
375
376         if (s->offset)
377                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
378         else
379                 p = object + s->inuse;
380
381         return p + alloc;
382 }
383
384 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
385                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
386 {
387         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
388
389         if (addr) {
390                 p->addr = addr;
391                 p->cpu = smp_processor_id();
392                 p->pid = current->pid;
393                 p->when = jiffies;
394         } else
395                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
396 }
397
398 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
399 {
400         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
401                 return;
402
403         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
404         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
405 }
406
407 static void print_track(const char *s, struct track *t)
408 {
409         if (!t->addr)
410                 return;
411
412         printk(KERN_ERR "INFO: %s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
413                 s, (void *)t->addr, jiffies - t->when, t->cpu, t->pid);
414 }
415
416 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
417 {
418         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
419                 return;
420
421         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC));
422         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE));
423 }
424
425 static void print_page_info(struct page *page)
426 {
427         printk(KERN_ERR "INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
428                 page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
429
430 }
431
432 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
433 {
434         va_list args;
435         char buf[100];
436
437         va_start(args, fmt);
438         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
439         va_end(args);
440         printk(KERN_ERR "========================================"
441                         "=====================================\n");
442         printk(KERN_ERR "BUG %s: %s\n", s->name, buf);
443         printk(KERN_ERR "----------------------------------------"
444                         "-------------------------------------\n\n");
445 }
446
447 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
448 {
449         va_list args;
450         char buf[100];
451
452         va_start(args, fmt);
453         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
454         va_end(args);
455         printk(KERN_ERR "FIX %s: %s\n", s->name, buf);
456 }
457
458 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
459 {
460         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
461         u8 *addr = page_address(page);
462
463         print_tracking(s, p);
464
465         print_page_info(page);
466
467         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
468                         p, p - addr, get_freepointer(s, p));
469
470         if (p > addr + 16)
471                 print_section("Bytes b4", p - 16, 16);
472
473         print_section("Object", p, min_t(unsigned long, s->objsize, PAGE_SIZE));
474
475         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
476                 print_section("Redzone", p + s->objsize,
477                         s->inuse - s->objsize);
478
479         if (s->offset)
480                 off = s->offset + sizeof(void *);
481         else
482                 off = s->inuse;
483
484         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
485                 off += 2 * sizeof(struct track);
486
487         if (off != s->size)
488                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
489                 print_section("Padding", p + off, s->size - off);
490
491         dump_stack();
492 }
493
494 static void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
495                         u8 *object, char *reason)
496 {
497         slab_bug(s, "%s", reason);
498         print_trailer(s, page, object);
499 }
500
501 static void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page, char *fmt, ...)
502 {
503         va_list args;
504         char buf[100];
505
506         va_start(args, fmt);
507         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
508         va_end(args);
509         slab_bug(s, "%s", buf);
510         print_page_info(page);
511         dump_stack();
512 }
513
514 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, int active)
515 {
516         u8 *p = object;
517
518         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
519                 memset(p, POISON_FREE, s->objsize - 1);
520                 p[s->objsize - 1] = POISON_END;
521         }
522
523         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
524                 memset(p + s->objsize,
525                         active ? SLUB_RED_ACTIVE : SLUB_RED_INACTIVE,
526                         s->inuse - s->objsize);
527 }
528
529 static u8 *check_bytes(u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
530 {
531         while (bytes) {
532                 if (*start != (u8)value)
533                         return start;
534                 start++;
535                 bytes--;
536         }
537         return NULL;
538 }
539
540 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
541                                                 void *from, void *to)
542 {
543         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
544         memset(from, data, to - from);
545 }
546
547 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
548                         u8 *object, char *what,
549                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
550 {
551         u8 *fault;
552         u8 *end;
553
554         fault = check_bytes(start, value, bytes);
555         if (!fault)
556                 return 1;
557
558         end = start + bytes;
559         while (end > fault && end[-1] == value)
560                 end--;
561
562         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
563         printk(KERN_ERR "INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
564                                         fault, end - 1, fault[0], value);
565         print_trailer(s, page, object);
566
567         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
568         return 0;
569 }
570
571 /*
572  * Object layout:
573  *
574  * object address
575  *      Bytes of the object to be managed.
576  *      If the freepointer may overlay the object then the free
577  *      pointer is the first word of the object.
578  *
579  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
580  *      0xa5 (POISON_END)
581  *
582  * object + s->objsize
583  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
584  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
585  *      objsize == inuse.
586  *
587  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
588  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
589  *
590  * object + s->inuse
591  *      Meta data starts here.
592  *
593  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
594  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
595  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
596  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
597  *              before the word boundary.
598  *
599  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
600  *
601  * object + s->size
602  *      Nothing is used beyond s->size.
603  *
604  * If slabcaches are merged then the objsize and inuse boundaries are mostly
605  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
606  * may be used with merged slabcaches.
607  */
608
609 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
610 {
611         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
612
613         if (s->offset)
614                 /* Freepointer is placed after the object. */
615                 off += sizeof(void *);
616
617         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
618                 /* We also have user information there */
619                 off += 2 * sizeof(struct track);
620
621         if (s->size == off)
622                 return 1;
623
624         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
625                                 p + off, POISON_INUSE, s->size - off);
626 }
627
628 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
629 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
630 {
631         u8 *start;
632         u8 *fault;
633         u8 *end;
634         int length;
635         int remainder;
636
637         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
638                 return 1;
639
640         start = page_address(page);
641         length = (PAGE_SIZE << compound_order(page));
642         end = start + length;
643         remainder = length % s->size;
644         if (!remainder)
645                 return 1;
646
647         fault = check_bytes(end - remainder, POISON_INUSE, remainder);
648         if (!fault)
649                 return 1;
650         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
651                 end--;
652
653         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
654         print_section("Padding", end - remainder, remainder);
655
656         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, start, end);
657         return 0;
658 }
659
660 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
661                                         void *object, int active)
662 {
663         u8 *p = object;
664         u8 *endobject = object + s->objsize;
665
666         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
667                 unsigned int red =
668                         active ? SLUB_RED_ACTIVE : SLUB_RED_INACTIVE;
669
670                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
671                         endobject, red, s->inuse - s->objsize))
672                         return 0;
673         } else {
674                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->objsize < s->inuse) {
675                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
676                                 endobject, POISON_INUSE, s->inuse - s->objsize);
677                 }
678         }
679
680         if (s->flags & SLAB_POISON) {
681                 if (!active && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
682                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
683                                         POISON_FREE, s->objsize - 1) ||
684                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
685                                 p + s->objsize - 1, POISON_END, 1)))
686                         return 0;
687                 /*
688                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
689                  */
690                 check_pad_bytes(s, page, p);
691         }
692
693         if (!s->offset && active)
694                 /*
695                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
696                  * freepointer while object is allocated.
697                  */
698                 return 1;
699
700         /* Check free pointer validity */
701         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
702                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
703                 /*
704                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
705                  * of the free objects in this slab. May cause
706                  * another error because the object count is now wrong.
707                  */
708                 set_freepointer(s, p, NULL);
709                 return 0;
710         }
711         return 1;
712 }
713
714 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
715 {
716         int maxobj;
717
718         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
719
720         if (!PageSlab(page)) {
721                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
722                 return 0;
723         }
724
725         maxobj = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) / s->size;
726         if (page->objects > maxobj) {
727                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
728                         s->name, page->objects, maxobj);
729                 return 0;
730         }
731         if (page->inuse > page->objects) {
732                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
733                         s->name, page->inuse, page->objects);
734                 return 0;
735         }
736         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
737         slab_pad_check(s, page);
738         return 1;
739 }
740
741 /*
742  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
743  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
744  */
745 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
746 {
747         int nr = 0;
748         void *fp = page->freelist;
749         void *object = NULL;
750         unsigned long max_objects;
751
752         while (fp && nr <= page->objects) {
753                 if (fp == search)
754                         return 1;
755                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
756                         if (object) {
757                                 object_err(s, page, object,
758                                         "Freechain corrupt");
759                                 set_freepointer(s, object, NULL);
760                                 break;
761                         } else {
762                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
763                                 page->freelist = NULL;
764                                 page->inuse = page->objects;
765                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
766                                 return 0;
767                         }
768                         break;
769                 }
770                 object = fp;
771                 fp = get_freepointer(s, object);
772                 nr++;
773         }
774
775         max_objects = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) / s->size;
776         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
777                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
778
779         if (page->objects != max_objects) {
780                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but "
781                         "should be %d", page->objects, max_objects);
782                 page->objects = max_objects;
783                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
784         }
785         if (page->inuse != page->objects - nr) {
786                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but "
787                         "counted were %d", page->inuse, page->objects - nr);
788                 page->inuse = page->objects - nr;
789                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
790         }
791         return search == NULL;
792 }
793
794 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
795                                                                 int alloc)
796 {
797         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
798                 printk(KERN_INFO "TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
799                         s->name,
800                         alloc ? "alloc" : "free",
801                         object, page->inuse,
802                         page->freelist);
803
804                 if (!alloc)
805                         print_section("Object", (void *)object, s->objsize);
806
807                 dump_stack();
808         }
809 }
810
811 /*
812  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
813  */
814 static void add_full(struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
815 {
816         spin_lock(&n->list_lock);
817         list_add(&page->lru, &n->full);
818         spin_unlock(&n->list_lock);
819 }
820
821 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page)
822 {
823         struct kmem_cache_node *n;
824
825         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
826                 return;
827
828         n = get_node(s, page_to_nid(page));
829
830         spin_lock(&n->list_lock);
831         list_del(&page->lru);
832         spin_unlock(&n->list_lock);
833 }
834
835 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
836 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
837 {
838         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
839
840         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
841 }
842
843 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
844 {
845         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
846 }
847
848 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
849 {
850         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
851
852         /*
853          * May be called early in order to allocate a slab for the
854          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
855          * dilemma by deferring the increment of the count during
856          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
857          */
858         if (!NUMA_BUILD || n) {
859                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
860                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
861         }
862 }
863 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
864 {
865         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
866
867         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
868         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
869 }
870
871 /* Object debug checks for alloc/free paths */
872 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
873                                                                 void *object)
874 {
875         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
876                 return;
877
878         init_object(s, object, 0);
879         init_tracking(s, object);
880 }
881
882 static int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
883                                         void *object, unsigned long addr)
884 {
885         if (!check_slab(s, page))
886                 goto bad;
887
888         if (!on_freelist(s, page, object)) {
889                 object_err(s, page, object, "Object already allocated");
890                 goto bad;
891         }
892
893         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
894                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
895                 goto bad;
896         }
897
898         if (!check_object(s, page, object, 0))
899                 goto bad;
900
901         /* Success perform special debug activities for allocs */
902         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
903                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
904         trace(s, page, object, 1);
905         init_object(s, object, 1);
906         return 1;
907
908 bad:
909         if (PageSlab(page)) {
910                 /*
911                  * If this is a slab page then lets do the best we can
912                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
913                  * as used avoids touching the remaining objects.
914                  */
915                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
916                 page->inuse = page->objects;
917                 page->freelist = NULL;
918         }
919         return 0;
920 }
921
922 static int free_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
923                                         void *object, unsigned long addr)
924 {
925         if (!check_slab(s, page))
926                 goto fail;
927
928         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
929                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
930                 goto fail;
931         }
932
933         if (on_freelist(s, page, object)) {
934                 object_err(s, page, object, "Object already free");
935                 goto fail;
936         }
937
938         if (!check_object(s, page, object, 1))
939                 return 0;
940
941         if (unlikely(s != page->slab)) {
942                 if (!PageSlab(page)) {
943                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) "
944                                 "outside of slab", object);
945                 } else if (!page->slab) {
946                         printk(KERN_ERR
947                                 "SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
948                                                 object);
949                         dump_stack();
950                 } else
951                         object_err(s, page, object,
952                                         "page slab pointer corrupt.");
953                 goto fail;
954         }
955
956         /* Special debug activities for freeing objects */
957         if (!PageSlubFrozen(page) && !page->freelist)
958                 remove_full(s, page);
959         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
960                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
961         trace(s, page, object, 0);
962         init_object(s, object, 0);
963         return 1;
964
965 fail:
966         slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
967         return 0;
968 }
969
970 static int __init setup_slub_debug(char *str)
971 {
972         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
973         if (*str++ != '=' || !*str)
974                 /*
975                  * No options specified. Switch on full debugging.
976                  */
977                 goto out;
978
979         if (*str == ',')
980                 /*
981                  * No options but restriction on slabs. This means full
982                  * debugging for slabs matching a pattern.
983                  */
984                 goto check_slabs;
985
986         slub_debug = 0;
987         if (*str == '-')
988                 /*
989                  * Switch off all debugging measures.
990                  */
991                 goto out;
992
993         /*
994          * Determine which debug features should be switched on
995          */
996         for (; *str && *str != ','; str++) {
997                 switch (tolower(*str)) {
998                 case 'f':
999                         slub_debug |= SLAB_DEBUG_FREE;
1000                         break;
1001                 case 'z':
1002                         slub_debug |= SLAB_RED_ZONE;
1003                         break;
1004                 case 'p':
1005                         slub_debug |= SLAB_POISON;
1006                         break;
1007                 case 'u':
1008                         slub_debug |= SLAB_STORE_USER;
1009                         break;
1010                 case 't':
1011                         slub_debug |= SLAB_TRACE;
1012                         break;
1013                 default:
1014                         printk(KERN_ERR "slub_debug option '%c' "
1015                                 "unknown. skipped\n", *str);
1016                 }
1017         }
1018
1019 check_slabs:
1020         if (*str == ',')
1021                 slub_debug_slabs = str + 1;
1022 out:
1023         return 1;
1024 }
1025
1026 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1027
1028 static unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1029         unsigned long flags, const char *name,
1030         void (*ctor)(void *))
1031 {
1032         /*
1033          * Enable debugging if selected on the kernel commandline.
1034          */
1035         if (slub_debug && (!slub_debug_slabs ||
1036             strncmp(slub_debug_slabs, name, strlen(slub_debug_slabs)) == 0))
1037                         flags |= slub_debug;
1038
1039         return flags;
1040 }
1041 #else
1042 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1043                         struct page *page, void *object) {}
1044
1045 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1046         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1047
1048 static inline int free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1049         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1050
1051 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1052                         { return 1; }
1053 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1054                         void *object, int active) { return 1; }
1055 static inline void add_full(struct kmem_cache_node *n, struct page *page) {}
1056 static inline unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1057         unsigned long flags, const char *name,
1058         void (*ctor)(void *))
1059 {
1060         return flags;
1061 }
1062 #define slub_debug 0
1063
1064 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1065                                                         { return 0; }
1066 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1067                                                         { return 0; }
1068 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1069                                                         int objects) {}
1070 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1071                                                         int objects) {}
1072 #endif
1073
1074 /*
1075  * Slab allocation and freeing
1076  */
1077 static inline struct page *alloc_slab_page(gfp_t flags, int node,
1078                                         struct kmem_cache_order_objects oo)
1079 {
1080         int order = oo_order(oo);
1081
1082         flags |= __GFP_NOTRACK;
1083
1084         if (node == -1)
1085                 return alloc_pages(flags, order);
1086         else
1087                 return alloc_pages_node(node, flags, order);
1088 }
1089
1090 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1091 {
1092         struct page *page;
1093         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1094
1095         flags |= s->allocflags;
1096
1097         page = alloc_slab_page(flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY, node,
1098                                                                         oo);
1099         if (unlikely(!page)) {
1100                 oo = s->min;
1101                 /*
1102                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1103                  * Try a lower order alloc if possible
1104                  */
1105                 page = alloc_slab_page(flags, node, oo);
1106                 if (!page)
1107                         return NULL;
1108
1109                 stat(get_cpu_slab(s, raw_smp_processor_id()), ORDER_FALLBACK);
1110         }
1111
1112         if (kmemcheck_enabled
1113                 && !(s->flags & (SLAB_NOTRACK | DEBUG_DEFAULT_FLAGS)))
1114         {
1115                 int pages = 1 << oo_order(oo);
1116
1117                 kmemcheck_alloc_shadow(page, oo_order(oo), flags, node);
1118
1119                 /*
1120                  * Objects from caches that have a constructor don't get
1121                  * cleared when they're allocated, so we need to do it here.
1122                  */
1123                 if (s->ctor)
1124                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, pages);
1125                 else
1126                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, pages);
1127         }
1128
1129         page->objects = oo_objects(oo);
1130         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1131                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1132                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1133                 1 << oo_order(oo));
1134
1135         return page;
1136 }
1137
1138 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1139                                 void *object)
1140 {
1141         setup_object_debug(s, page, object);
1142         if (unlikely(s->ctor))
1143                 s->ctor(object);
1144 }
1145
1146 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1147 {
1148         struct page *page;
1149         void *start;
1150         void *last;
1151         void *p;
1152
1153         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
1154
1155         page = allocate_slab(s,
1156                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1157         if (!page)
1158                 goto out;
1159
1160         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1161         page->slab = s;
1162         page->flags |= 1 << PG_slab;
1163         if (s->flags & (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON |
1164                         SLAB_STORE_USER | SLAB_TRACE))
1165                 __SetPageSlubDebug(page);
1166
1167         start = page_address(page);
1168
1169         if (unlikely(s->flags & SLAB_POISON))
1170                 memset(start, POISON_INUSE, PAGE_SIZE << compound_order(page));
1171
1172         last = start;
1173         for_each_object(p, s, start, page->objects) {
1174                 setup_object(s, page, last);
1175                 set_freepointer(s, last, p);
1176                 last = p;
1177         }
1178         setup_object(s, page, last);
1179         set_freepointer(s, last, NULL);
1180
1181         page->freelist = start;
1182         page->inuse = 0;
1183 out:
1184         return page;
1185 }
1186
1187 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1188 {
1189         int order = compound_order(page);
1190         int pages = 1 << order;
1191
1192         if (unlikely(SLABDEBUG && PageSlubDebug(page))) {
1193                 void *p;
1194
1195                 slab_pad_check(s, page);
1196                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1197                                                 page->objects)
1198                         check_object(s, page, p, 0);
1199                 __ClearPageSlubDebug(page);
1200         }
1201
1202         kmemcheck_free_shadow(page, compound_order(page));
1203
1204         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1205                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1206                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1207                 -pages);
1208
1209         __ClearPageSlab(page);
1210         reset_page_mapcount(page);
1211         if (current->reclaim_state)
1212                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1213         __free_pages(page, order);
1214 }
1215
1216 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1217 {
1218         struct page *page;
1219
1220         page = container_of((struct list_head *)h, struct page, lru);
1221         __free_slab(page->slab, page);
1222 }
1223
1224 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1225 {
1226         if (unlikely(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1227                 /*
1228                  * RCU free overloads the RCU head over the LRU
1229                  */
1230                 struct rcu_head *head = (void *)&page->lru;
1231
1232                 call_rcu(head, rcu_free_slab);
1233         } else
1234                 __free_slab(s, page);
1235 }
1236
1237 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1238 {
1239         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1240         free_slab(s, page);
1241 }
1242
1243 /*
1244  * Per slab locking using the pagelock
1245  */
1246 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
1247 {
1248         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
1249 }
1250
1251 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
1252 {
1253         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
1254 }
1255
1256 static __always_inline int slab_trylock(struct page *page)
1257 {
1258         int rc = 1;
1259
1260         rc = bit_spin_trylock(PG_locked, &page->flags);
1261         return rc;
1262 }
1263
1264 /*
1265  * Management of partially allocated slabs
1266  */
1267 static void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1268                                 struct page *page, int tail)
1269 {
1270         spin_lock(&n->list_lock);
1271         n->nr_partial++;
1272         if (tail)
1273                 list_add_tail(&page->lru, &n->partial);
1274         else
1275                 list_add(&page->lru, &n->partial);
1276         spin_unlock(&n->list_lock);
1277 }
1278
1279 static void remove_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1280 {
1281         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1282
1283         spin_lock(&n->list_lock);
1284         list_del(&page->lru);
1285         n->nr_partial--;
1286         spin_unlock(&n->list_lock);
1287 }
1288
1289 /*
1290  * Lock slab and remove from the partial list.
1291  *
1292  * Must hold list_lock.
1293  */
1294 static inline int lock_and_freeze_slab(struct kmem_cache_node *n,
1295                                                         struct page *page)
1296 {
1297         if (slab_trylock(page)) {
1298                 list_del(&page->lru);
1299                 n->nr_partial--;
1300                 __SetPageSlubFrozen(page);
1301                 return 1;
1302         }
1303         return 0;
1304 }
1305
1306 /*
1307  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1308  */
1309 static struct page *get_partial_node(struct kmem_cache_node *n)
1310 {
1311         struct page *page;
1312
1313         /*
1314          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1315          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1316          * partial slab and there is none available then get_partials()
1317          * will return NULL.
1318          */
1319         if (!n || !n->nr_partial)
1320                 return NULL;
1321
1322         spin_lock(&n->list_lock);
1323         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
1324                 if (lock_and_freeze_slab(n, page))
1325                         goto out;
1326         page = NULL;
1327 out:
1328         spin_unlock(&n->list_lock);
1329         return page;
1330 }
1331
1332 /*
1333  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1334  */
1335 static struct page *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
1336 {
1337 #ifdef CONFIG_NUMA
1338         struct zonelist *zonelist;
1339         struct zoneref *z;
1340         struct zone *zone;
1341         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1342         struct page *page;
1343
1344         /*
1345          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1346          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1347          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1348          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1349          *
1350          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1351          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1352          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1353          * from other nodes and filled up.
1354          *
1355          * If /sys/kernel/slab/xx/defrag_ratio is set to 100 (which makes
1356          * defrag_ratio = 1000) then every (well almost) allocation will
1357          * first attempt to defrag slab caches on other nodes. This means
1358          * scanning over all nodes to look for partial slabs which may be
1359          * expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1360          * with available objects.
1361          */
1362         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1363                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1364                 return NULL;
1365
1366         zonelist = node_zonelist(slab_node(current->mempolicy), flags);
1367         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1368                 struct kmem_cache_node *n;
1369
1370                 n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1371
1372                 if (n && cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
1373                                 n->nr_partial > s->min_partial) {
1374                         page = get_partial_node(n);
1375                         if (page)
1376                                 return page;
1377                 }
1378         }
1379 #endif
1380         return NULL;
1381 }
1382
1383 /*
1384  * Get a partial page, lock it and return it.
1385  */
1386 static struct page *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1387 {
1388         struct page *page;
1389         int searchnode = (node == -1) ? numa_node_id() : node;
1390
1391         page = get_partial_node(get_node(s, searchnode));
1392         if (page || (flags & __GFP_THISNODE))
1393                 return page;
1394
1395         return get_any_partial(s, flags);
1396 }
1397
1398 /*
1399  * Move a page back to the lists.
1400  *
1401  * Must be called with the slab lock held.
1402  *
1403  * On exit the slab lock will have been dropped.
1404  */
1405 static void unfreeze_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page, int tail)
1406 {
1407         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1408         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1409
1410         __ClearPageSlubFrozen(page);
1411         if (page->inuse) {
1412
1413                 if (page->freelist) {
1414                         add_partial(n, page, tail);
1415                         stat(c, tail ? DEACTIVATE_TO_TAIL : DEACTIVATE_TO_HEAD);
1416                 } else {
1417                         stat(c, DEACTIVATE_FULL);
1418                         if (SLABDEBUG && PageSlubDebug(page) &&
1419                                                 (s->flags & SLAB_STORE_USER))
1420                                 add_full(n, page);
1421                 }
1422                 slab_unlock(page);
1423         } else {
1424                 stat(c, DEACTIVATE_EMPTY);
1425                 if (n->nr_partial < s->min_partial) {
1426                         /*
1427                          * Adding an empty slab to the partial slabs in order
1428                          * to avoid page allocator overhead. This slab needs
1429                          * to come after the other slabs with objects in
1430                          * so that the others get filled first. That way the
1431                          * size of the partial list stays small.
1432                          *
1433                          * kmem_cache_shrink can reclaim any empty slabs from
1434                          * the partial list.
1435                          */
1436                         add_partial(n, page, 1);
1437                         slab_unlock(page);
1438                 } else {
1439                         slab_unlock(page);
1440                         stat(get_cpu_slab(s, raw_smp_processor_id()), FREE_SLAB);
1441                         discard_slab(s, page);
1442                 }
1443         }
1444 }
1445
1446 /*
1447  * Remove the cpu slab
1448  */
1449 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1450 {
1451         struct page *page = c->page;
1452         int tail = 1;
1453
1454         if (page->freelist)
1455                 stat(c, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
1456         /*
1457          * Merge cpu freelist into slab freelist. Typically we get here
1458          * because both freelists are empty. So this is unlikely
1459          * to occur.
1460          */
1461         while (unlikely(c->freelist)) {
1462                 void **object;
1463
1464                 tail = 0;       /* Hot objects. Put the slab first */
1465
1466                 /* Retrieve object from cpu_freelist */
1467                 object = c->freelist;
1468                 c->freelist = c->freelist[c->offset];
1469
1470                 /* And put onto the regular freelist */
1471                 object[c->offset] = page->freelist;
1472                 page->freelist = object;
1473                 page->inuse--;
1474         }
1475         c->page = NULL;
1476         unfreeze_slab(s, page, tail);
1477 }
1478
1479 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1480 {
1481         stat(c, CPUSLAB_FLUSH);
1482         slab_lock(c->page);
1483         deactivate_slab(s, c);
1484 }
1485
1486 /*
1487  * Flush cpu slab.
1488  *
1489  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
1490  */
1491 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
1492 {
1493         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
1494
1495         if (likely(c && c->page))
1496                 flush_slab(s, c);
1497 }
1498
1499 static void flush_cpu_slab(void *d)
1500 {
1501         struct kmem_cache *s = d;
1502
1503         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1504 }
1505
1506 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
1507 {
1508         on_each_cpu(flush_cpu_slab, s, 1);
1509 }
1510
1511 /*
1512  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
1513  * locality expectations.
1514  */
1515 static inline int node_match(struct kmem_cache_cpu *c, int node)
1516 {
1517 #ifdef CONFIG_NUMA
1518         if (node != -1 && c->node != node)
1519                 return 0;
1520 #endif
1521         return 1;
1522 }
1523
1524 static int count_free(struct page *page)
1525 {
1526         return page->objects - page->inuse;
1527 }
1528
1529 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
1530                                         int (*get_count)(struct page *))
1531 {
1532         unsigned long flags;
1533         unsigned long x = 0;
1534         struct page *page;
1535
1536         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1537         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
1538                 x += get_count(page);
1539         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1540         return x;
1541 }
1542
1543 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
1544 {
1545 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
1546         return atomic_long_read(&n->total_objects);
1547 #else
1548         return 0;
1549 #endif
1550 }
1551
1552 static noinline void
1553 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
1554 {
1555         int node;
1556
1557         printk(KERN_WARNING
1558                 "SLUB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
1559                 nid, gfpflags);
1560         printk(KERN_WARNING "  cache: %s, object size: %d, buffer size: %d, "
1561                 "default order: %d, min order: %d\n", s->name, s->objsize,
1562                 s->size, oo_order(s->oo), oo_order(s->min));
1563
1564         for_each_online_node(node) {
1565                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1566                 unsigned long nr_slabs;
1567                 unsigned long nr_objs;
1568                 unsigned long nr_free;
1569
1570                 if (!n)
1571                         continue;
1572
1573                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
1574                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
1575                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
1576
1577                 printk(KERN_WARNING
1578                         "  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
1579                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
1580         }
1581 }
1582
1583 /*
1584  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
1585  * debugging duties.
1586  *
1587  * Interrupts are disabled.
1588  *
1589  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
1590  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
1591  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
1592  *
1593  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
1594  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
1595  * rest of the freelist to the lockless freelist.
1596  *
1597  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
1598  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
1599  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
1600  */
1601 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
1602                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
1603 {
1604         void **object;
1605         struct page *new;
1606
1607         /* We handle __GFP_ZERO in the caller */
1608         gfpflags &= ~__GFP_ZERO;
1609
1610         if (!c->page)
1611                 goto new_slab;
1612
1613         slab_lock(c->page);
1614         if (unlikely(!node_match(c, node)))
1615                 goto another_slab;
1616
1617         stat(c, ALLOC_REFILL);
1618
1619 load_freelist:
1620         object = c->page->freelist;
1621         if (unlikely(!object))
1622                 goto another_slab;
1623         if (unlikely(SLABDEBUG && PageSlubDebug(c->page)))
1624                 goto debug;
1625
1626         c->freelist = object[c->offset];
1627         c->page->inuse = c->page->objects;
1628         c->page->freelist = NULL;
1629         c->node = page_to_nid(c->page);
1630 unlock_out:
1631         slab_unlock(c->page);
1632         stat(c, ALLOC_SLOWPATH);
1633         return object;
1634
1635 another_slab:
1636         deactivate_slab(s, c);
1637
1638 new_slab:
1639         new = get_partial(s, gfpflags, node);
1640         if (new) {
1641                 c->page = new;
1642                 stat(c, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1643                 goto load_freelist;
1644         }
1645
1646         if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1647                 local_irq_enable();
1648
1649         new = new_slab(s, gfpflags, node);
1650
1651         if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1652                 local_irq_disable();
1653
1654         if (new) {
1655                 c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1656                 stat(c, ALLOC_SLAB);
1657                 if (c->page)
1658                         flush_slab(s, c);
1659                 slab_lock(new);
1660                 __SetPageSlubFrozen(new);
1661                 c->page = new;
1662                 goto load_freelist;
1663         }
1664         if (!(gfpflags & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1665                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
1666         return NULL;
1667 debug:
1668         if (!alloc_debug_processing(s, c->page, object, addr))
1669                 goto another_slab;
1670
1671         c->page->inuse++;
1672         c->page->freelist = object[c->offset];
1673         c->node = -1;
1674         goto unlock_out;
1675 }
1676
1677 /*
1678  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
1679  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
1680  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
1681  *
1682  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
1683  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
1684  *
1685  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
1686  */
1687 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
1688                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
1689 {
1690         void **object;
1691         struct kmem_cache_cpu *c;
1692         unsigned long flags;
1693         unsigned int objsize;
1694
1695         gfpflags &= slab_gfp_mask;
1696
1697         lockdep_trace_alloc(gfpflags);
1698         might_sleep_if(gfpflags & __GFP_WAIT);
1699
1700         if (should_failslab(s->objsize, gfpflags))
1701                 return NULL;
1702
1703         local_irq_save(flags);
1704         c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1705         objsize = c->objsize;
1706         if (unlikely(!c->freelist || !node_match(c, node)))
1707
1708                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
1709
1710         else {
1711                 object = c->freelist;
1712                 c->freelist = object[c->offset];
1713                 stat(c, ALLOC_FASTPATH);
1714         }
1715         local_irq_restore(flags);
1716
1717         if (unlikely((gfpflags & __GFP_ZERO) && object))
1718                 memset(object, 0, objsize);
1719
1720         kmemcheck_slab_alloc(s, gfpflags, object, c->objsize);
1721         kmemleak_alloc_recursive(object, objsize, 1, s->flags, gfpflags);
1722
1723         return object;
1724 }
1725
1726 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1727 {
1728         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, -1, _RET_IP_);
1729
1730         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->objsize, s->size, gfpflags);
1731
1732         return ret;
1733 }
1734 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1735
1736 #ifdef CONFIG_KMEMTRACE
1737 void *kmem_cache_alloc_notrace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1738 {
1739         return slab_alloc(s, gfpflags, -1, _RET_IP_);
1740 }
1741 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_notrace);
1742 #endif
1743
1744 #ifdef CONFIG_NUMA
1745 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
1746 {
1747         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
1748
1749         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
1750                                     s->objsize, s->size, gfpflags, node);
1751
1752         return ret;
1753 }
1754 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
1755 #endif
1756
1757 #ifdef CONFIG_KMEMTRACE
1758 void *kmem_cache_alloc_node_notrace(struct kmem_cache *s,
1759                                     gfp_t gfpflags,
1760                                     int node)
1761 {
1762         return slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
1763 }
1764 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_notrace);
1765 #endif
1766
1767 /*
1768  * Slow patch handling. This may still be called frequently since objects
1769  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
1770  *
1771  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
1772  * lock and free the item. If there is no additional partial page
1773  * handling required then we can return immediately.
1774  */
1775 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1776                         void *x, unsigned long addr, unsigned int offset)
1777 {
1778         void *prior;
1779         void **object = (void *)x;
1780         struct kmem_cache_cpu *c;
1781
1782         c = get_cpu_slab(s, raw_smp_processor_id());
1783         stat(c, FREE_SLOWPATH);
1784         slab_lock(page);
1785
1786         if (unlikely(SLABDEBUG && PageSlubDebug(page)))
1787                 goto debug;
1788
1789 checks_ok:
1790         prior = object[offset] = page->freelist;
1791         page->freelist = object;
1792         page->inuse--;
1793
1794         if (unlikely(PageSlubFrozen(page))) {
1795                 stat(c, FREE_FROZEN);
1796                 goto out_unlock;
1797         }
1798
1799         if (unlikely(!page->inuse))
1800                 goto slab_empty;
1801
1802         /*
1803          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
1804          * then add it.
1805          */
1806         if (unlikely(!prior)) {
1807                 add_partial(get_node(s, page_to_nid(page)), page, 1);
1808                 stat(c, FREE_ADD_PARTIAL);
1809         }
1810
1811 out_unlock:
1812         slab_unlock(page);
1813         return;
1814
1815 slab_empty:
1816         if (prior) {
1817                 /*
1818                  * Slab still on the partial list.
1819                  */
1820                 remove_partial(s, page);
1821                 stat(c, FREE_REMOVE_PARTIAL);
1822         }
1823         slab_unlock(page);
1824         stat(c, FREE_SLAB);
1825         discard_slab(s, page);
1826         return;
1827
1828 debug:
1829         if (!free_debug_processing(s, page, x, addr))
1830                 goto out_unlock;
1831         goto checks_ok;
1832 }
1833
1834 /*
1835  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
1836  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
1837  *
1838  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
1839  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
1840  * the item before.
1841  *
1842  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
1843  * with all sorts of special processing.
1844  */
1845 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s,
1846                         struct page *page, void *x, unsigned long addr)
1847 {
1848         void **object = (void *)x;
1849         struct kmem_cache_cpu *c;
1850         unsigned long flags;
1851
1852         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
1853         local_irq_save(flags);
1854         c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1855         kmemcheck_slab_free(s, object, c->objsize);
1856         debug_check_no_locks_freed(object, c->objsize);
1857         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1858                 debug_check_no_obj_freed(object, c->objsize);
1859         if (likely(page == c->page && c->node >= 0)) {
1860                 object[c->offset] = c->freelist;
1861                 c->freelist = object;
1862                 stat(c, FREE_FASTPATH);
1863         } else
1864                 __slab_free(s, page, x, addr, c->offset);
1865
1866         local_irq_restore(flags);
1867 }
1868
1869 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
1870 {
1871         struct page *page;
1872
1873         page = virt_to_head_page(x);
1874
1875         slab_free(s, page, x, _RET_IP_);
1876
1877         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
1878 }
1879 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
1880
1881 /* Figure out on which slab page the object resides */
1882 static struct page *get_object_page(const void *x)
1883 {
1884         struct page *page = virt_to_head_page(x);
1885
1886         if (!PageSlab(page))
1887                 return NULL;
1888
1889         return page;
1890 }
1891
1892 /*
1893  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
1894  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
1895  * get the required alignment by putting one properly sized object after
1896  * another.
1897  *
1898  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
1899  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
1900  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
1901  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
1902  * locking overhead.
1903  */
1904
1905 /*
1906  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
1907  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
1908  * and increases the number of allocations possible without having to
1909  * take the list_lock.
1910  */
1911 static int slub_min_order;
1912 static int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
1913 static int slub_min_objects;
1914
1915 /*
1916  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
1917  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
1918  */
1919 static int slub_nomerge;
1920
1921 /*
1922  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
1923  *
1924  * The order of allocation has significant impact on performance and other
1925  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
1926  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
1927  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
1928  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
1929  * would be wasted.
1930  *
1931  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
1932  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
1933  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
1934  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
1935  *
1936  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
1937  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
1938  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
1939  * of space in favor of a small page order.
1940  *
1941  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
1942  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
1943  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
1944  * the smallest order which will fit the object.
1945  */
1946 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
1947                                 int max_order, int fract_leftover)
1948 {
1949         int order;
1950         int rem;
1951         int min_order = slub_min_order;
1952
1953         if ((PAGE_SIZE << min_order) / size > MAX_OBJS_PER_PAGE)
1954                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
1955
1956         for (order = max(min_order,
1957                                 fls(min_objects * size - 1) - PAGE_SHIFT);
1958                         order <= max_order; order++) {
1959
1960                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
1961
1962                 if (slab_size < min_objects * size)
1963                         continue;
1964
1965                 rem = slab_size % size;
1966
1967                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
1968                         break;
1969
1970         }
1971
1972         return order;
1973 }
1974
1975 static inline int calculate_order(int size)
1976 {
1977         int order;
1978         int min_objects;
1979         int fraction;
1980         int max_objects;
1981
1982         /*
1983          * Attempt to find best configuration for a slab. This
1984          * works by first attempting to generate a layout with
1985          * the best configuration and backing off gradually.
1986          *
1987          * First we reduce the acceptable waste in a slab. Then
1988          * we reduce the minimum objects required in a slab.
1989          */
1990         min_objects = slub_min_objects;
1991         if (!min_objects)
1992                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
1993         max_objects = (PAGE_SIZE << slub_max_order)/size;
1994         min_objects = min(min_objects, max_objects);
1995
1996         while (min_objects > 1) {
1997                 fraction = 16;
1998                 while (fraction >= 4) {
1999                         order = slab_order(size, min_objects,
2000                                                 slub_max_order, fraction);
2001                         if (order <= slub_max_order)
2002                                 return order;
2003                         fraction /= 2;
2004                 }
2005                 min_objects --;
2006         }
2007
2008         /*
2009          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
2010          * lets see if we can place a single object there.
2011          */
2012         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1);
2013         if (order <= slub_max_order)
2014                 return order;
2015
2016         /*
2017          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
2018          */
2019         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1);
2020         if (order < MAX_ORDER)
2021                 return order;
2022         return -ENOSYS;
2023 }
2024
2025 /*
2026  * Figure out what the alignment of the objects will be.
2027  */
2028 static unsigned long calculate_alignment(unsigned long flags,
2029                 unsigned long align, unsigned long size)
2030 {
2031         /*
2032          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
2033          * suggestion if the object is sufficiently large.
2034          *
2035          * The hardware cache alignment cannot override the specified
2036          * alignment though. If that is greater then use it.
2037          */
2038         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2039                 unsigned long ralign = cache_line_size();
2040                 while (size <= ralign / 2)
2041                         ralign /= 2;
2042                 align = max(align, ralign);
2043         }
2044
2045         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
2046                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2047
2048         return ALIGN(align, sizeof(void *));
2049 }
2050
2051 static void init_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache *s,
2052                         struct kmem_cache_cpu *c)
2053 {
2054         c->page = NULL;
2055         c->freelist = NULL;
2056         c->node = 0;
2057         c->offset = s->offset / sizeof(void *);
2058         c->objsize = s->objsize;
2059 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
2060         memset(c->stat, 0, NR_SLUB_STAT_ITEMS * sizeof(unsigned));
2061 #endif
2062 }
2063
2064 static void
2065 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n, struct kmem_cache *s)
2066 {
2067         n->nr_partial = 0;
2068         spin_lock_init(&n->list_lock);
2069         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
2070 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2071         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
2072         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
2073         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
2074 #endif
2075 }
2076
2077 #ifdef CONFIG_SMP
2078 /*
2079  * Per cpu array for per cpu structures.
2080  *
2081  * The per cpu array places all kmem_cache_cpu structures from one processor
2082  * close together meaning that it becomes possible that multiple per cpu
2083  * structures are contained in one cacheline. This may be particularly
2084  * beneficial for the kmalloc caches.
2085  *
2086  * A desktop system typically has around 60-80 slabs. With 100 here we are
2087  * likely able to get per cpu structures for all caches from the array defined
2088  * here. We must be able to cover all kmalloc caches during bootstrap.
2089  *
2090  * If the per cpu array is exhausted then fall back to kmalloc
2091  * of individual cachelines. No sharing is possible then.
2092  */
2093 #define NR_KMEM_CACHE_CPU 100
2094
2095 static DEFINE_PER_CPU(struct kmem_cache_cpu,
2096                                 kmem_cache_cpu)[NR_KMEM_CACHE_CPU];
2097
2098 static DEFINE_PER_CPU(struct kmem_cache_cpu *, kmem_cache_cpu_free);
2099 static DECLARE_BITMAP(kmem_cach_cpu_free_init_once, CONFIG_NR_CPUS);
2100
2101 static struct kmem_cache_cpu *alloc_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache *s,
2102                                                         int cpu, gfp_t flags)
2103 {
2104         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu);
2105
2106         if (c)
2107                 per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu) =
2108                                 (void *)c->freelist;
2109         else {
2110                 /* Table overflow: So allocate ourselves */
2111                 c = kmalloc_node(
2112                         ALIGN(sizeof(struct kmem_cache_cpu), cache_line_size()),
2113                         flags, cpu_to_node(cpu));
2114                 if (!c)
2115                         return NULL;
2116         }
2117
2118         init_kmem_cache_cpu(s, c);
2119         return c;
2120 }
2121
2122 static void free_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache_cpu *c, int cpu)
2123 {
2124         if (c < per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu) ||
2125                         c >= per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu) + NR_KMEM_CACHE_CPU) {
2126                 kfree(c);
2127                 return;
2128         }
2129         c->freelist = (void *)per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu);
2130         per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu) = c;
2131 }
2132
2133 static void free_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2134 {
2135         int cpu;
2136
2137         for_each_online_cpu(cpu) {
2138                 struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
2139
2140                 if (c) {
2141                         s->cpu_slab[cpu] = NULL;
2142                         free_kmem_cache_cpu(c, cpu);
2143                 }
2144         }
2145 }
2146
2147 static int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
2148 {
2149         int cpu;
2150
2151         for_each_online_cpu(cpu) {
2152                 struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
2153
2154                 if (c)
2155                         continue;
2156
2157                 c = alloc_kmem_cache_cpu(s, cpu, flags);
2158                 if (!c) {
2159                         free_kmem_cache_cpus(s);
2160                         return 0;
2161                 }
2162                 s->cpu_slab[cpu] = c;
2163         }
2164         return 1;
2165 }
2166
2167 /*
2168  * Initialize the per cpu array.
2169  */
2170 static void init_alloc_cpu_cpu(int cpu)
2171 {
2172         int i;
2173
2174         if (cpumask_test_cpu(cpu, to_cpumask(kmem_cach_cpu_free_init_once)))
2175                 return;
2176
2177         for (i = NR_KMEM_CACHE_CPU - 1; i >= 0; i--)
2178                 free_kmem_cache_cpu(&per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu)[i], cpu);
2179
2180         cpumask_set_cpu(cpu, to_cpumask(kmem_cach_cpu_free_init_once));
2181 }
2182
2183 static void __init init_alloc_cpu(void)
2184 {
2185         int cpu;
2186
2187         for_each_online_cpu(cpu)
2188                 init_alloc_cpu_cpu(cpu);
2189   }
2190
2191 #else
2192 static inline void free_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s) {}
2193 static inline void init_alloc_cpu(void) {}
2194
2195 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
2196 {
2197         init_kmem_cache_cpu(s, &s->cpu_slab);
2198         return 1;
2199 }
2200 #endif
2201
2202 #ifdef CONFIG_NUMA
2203 /*
2204  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
2205  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
2206  * possible.
2207  *
2208  * Note that this function only works on the kmalloc_node_cache
2209  * when allocating for the kmalloc_node_cache. This is used for bootstrapping
2210  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
2211  */
2212 static void early_kmem_cache_node_alloc(gfp_t gfpflags, int node)
2213 {
2214         struct page *page;
2215         struct kmem_cache_node *n;
2216         unsigned long flags;
2217
2218         BUG_ON(kmalloc_caches->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
2219
2220         page = new_slab(kmalloc_caches, gfpflags, node);
2221
2222         BUG_ON(!page);
2223         if (page_to_nid(page) != node) {
2224                 printk(KERN_ERR "SLUB: Unable to allocate memory from "
2225                                 "node %d\n", node);
2226                 printk(KERN_ERR "SLUB: Allocating a useless per node structure "
2227                                 "in order to be able to continue\n");
2228         }
2229
2230         n = page->freelist;
2231         BUG_ON(!n);
2232         page->freelist = get_freepointer(kmalloc_caches, n);
2233         page->inuse++;
2234         kmalloc_caches->node[node] = n;
2235 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2236         init_object(kmalloc_caches, n, 1);
2237         init_tracking(kmalloc_caches, n);
2238 #endif
2239         init_kmem_cache_node(n, kmalloc_caches);
2240         inc_slabs_node(kmalloc_caches, node, page->objects);
2241
2242         /*
2243          * lockdep requires consistent irq usage for each lock
2244          * so even though there cannot be a race this early in
2245          * the boot sequence, we still disable irqs.
2246          */
2247         local_irq_save(flags);
2248         add_partial(n, page, 0);
2249         local_irq_restore(flags);
2250 }
2251
2252 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2253 {
2254         int node;
2255
2256         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2257                 struct kmem_cache_node *n = s->node[node];
2258                 if (n && n != &s->local_node)
2259                         kmem_cache_free(kmalloc_caches, n);
2260                 s->node[node] = NULL;
2261         }
2262 }
2263
2264 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2265 {
2266         int node;
2267         int local_node;
2268
2269         if (slab_state >= UP)
2270                 local_node = page_to_nid(virt_to_page(s));
2271         else
2272                 local_node = 0;
2273
2274         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2275                 struct kmem_cache_node *n;
2276
2277                 if (local_node == node)
2278                         n = &s->local_node;
2279                 else {
2280                         if (slab_state == DOWN) {
2281                                 early_kmem_cache_node_alloc(gfpflags, node);
2282                                 continue;
2283                         }
2284                         n = kmem_cache_alloc_node(kmalloc_caches,
2285                                                         gfpflags, node);
2286
2287                         if (!n) {
2288                                 free_kmem_cache_nodes(s);
2289                                 return 0;
2290                         }
2291
2292                 }
2293                 s->node[node] = n;
2294                 init_kmem_cache_node(n, s);
2295         }
2296         return 1;
2297 }
2298 #else
2299 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2300 {
2301 }
2302
2303 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2304 {
2305         init_kmem_cache_node(&s->local_node, s);
2306         return 1;
2307 }
2308 #endif
2309
2310 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
2311 {
2312         if (min < MIN_PARTIAL)
2313                 min = MIN_PARTIAL;
2314         else if (min > MAX_PARTIAL)
2315                 min = MAX_PARTIAL;
2316         s->min_partial = min;
2317 }
2318
2319 /*
2320  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
2321  * a slab object.
2322  */
2323 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
2324 {
2325         unsigned long flags = s->flags;
2326         unsigned long size = s->objsize;
2327         unsigned long align = s->align;
2328         int order;
2329
2330         /*
2331          * Round up object size to the next word boundary. We can only
2332          * place the free pointer at word boundaries and this determines
2333          * the possible location of the free pointer.
2334          */
2335         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
2336
2337 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2338         /*
2339          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
2340          * the slab may touch the object after free or before allocation
2341          * then we should never poison the object itself.
2342          */
2343         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) &&
2344                         !s->ctor)
2345                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
2346         else
2347                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
2348
2349
2350         /*
2351          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
2352          * end of the object and the free pointer. If not then add an
2353          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
2354          */
2355         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->objsize)
2356                 size += sizeof(void *);
2357 #endif
2358
2359         /*
2360          * With that we have determined the number of bytes in actual use
2361          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
2362          */
2363         s->inuse = size;
2364
2365         if (((flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
2366                 s->ctor)) {
2367                 /*
2368                  * Relocate free pointer after the object if it is not
2369                  * permitted to overwrite the first word of the object on
2370                  * kmem_cache_free.
2371                  *
2372                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
2373                  * destructor or are poisoning the objects.
2374                  */
2375                 s->offset = size;
2376                 size += sizeof(void *);
2377         }
2378
2379 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2380         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2381                 /*
2382                  * Need to store information about allocs and frees after
2383                  * the object.
2384                  */
2385                 size += 2 * sizeof(struct track);
2386
2387         if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2388                 /*
2389                  * Add some empty padding so that we can catch
2390                  * overwrites from earlier objects rather than let
2391                  * tracking information or the free pointer be
2392                  * corrupted if a user writes before the start
2393                  * of the object.
2394                  */
2395                 size += sizeof(void *);
2396 #endif
2397
2398         /*
2399          * Determine the alignment based on various parameters that the
2400          * user specified and the dynamic determination of cache line size
2401          * on bootup.
2402          */
2403         align = calculate_alignment(flags, align, s->objsize);
2404
2405         /*
2406          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
2407          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
2408          * each object to conform to the alignment.
2409          */
2410         size = ALIGN(size, align);
2411         s->size = size;
2412         if (forced_order >= 0)
2413                 order = forced_order;
2414         else
2415                 order = calculate_order(size);
2416
2417         if (order < 0)
2418                 return 0;
2419
2420         s->allocflags = 0;
2421         if (order)
2422                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
2423
2424         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
2425                 s->allocflags |= SLUB_DMA;
2426
2427         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2428                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2429
2430         /*
2431          * Determine the number of objects per slab
2432          */
2433         s->oo = oo_make(order, size);
2434         s->min = oo_make(get_order(size), size);
2435         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
2436                 s->max = s->oo;
2437
2438         return !!oo_objects(s->oo);
2439
2440 }
2441
2442 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags,
2443                 const char *name, size_t size,
2444                 size_t align, unsigned long flags,
2445                 void (*ctor)(void *))
2446 {
2447         memset(s, 0, kmem_size);
2448         s->name = name;
2449         s->ctor = ctor;
2450         s->objsize = size;
2451         s->align = align;
2452         s->flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, ctor);
2453
2454         if (!calculate_sizes(s, -1))
2455                 goto error;
2456
2457         /*
2458          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
2459          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
2460          */
2461         set_min_partial(s, ilog2(s->size));
2462         s->refcount = 1;
2463 #ifdef CONFIG_NUMA
2464         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
2465 #endif
2466         if (!init_kmem_cache_nodes(s, gfpflags & ~SLUB_DMA))
2467                 goto error;
2468
2469         if (alloc_kmem_cache_cpus(s, gfpflags & ~SLUB_DMA))
2470                 return 1;
2471         free_kmem_cache_nodes(s);
2472 error:
2473         if (flags & SLAB_PANIC)
2474                 panic("Cannot create slab %s size=%lu realsize=%u "
2475                         "order=%u offset=%u flags=%lx\n",
2476                         s->name, (unsigned long)size, s->size, oo_order(s->oo),
2477                         s->offset, flags);
2478         return 0;
2479 }
2480
2481 /*
2482  * Check if a given pointer is valid
2483  */
2484 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *s, const void *object)
2485 {
2486         struct page *page;
2487
2488         page = get_object_page(object);
2489
2490         if (!page || s != page->slab)
2491                 /* No slab or wrong slab */
2492                 return 0;
2493
2494         if (!check_valid_pointer(s, page, object))
2495                 return 0;
2496
2497         /*
2498          * We could also check if the object is on the slabs freelist.
2499          * But this would be too expensive and it seems that the main
2500          * purpose of kmem_ptr_valid() is to check if the object belongs
2501          * to a certain slab.
2502          */
2503         return 1;
2504 }
2505 EXPORT_SYMBOL(kmem_ptr_validate);
2506
2507 /*
2508  * Determine the size of a slab object
2509  */
2510 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
2511 {
2512         return s->objsize;
2513 }
2514 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
2515
2516 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *s)
2517 {
2518         return s->name;
2519 }
2520 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_name);
2521
2522 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2523                                                         const char *text)
2524 {
2525 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2526         void *addr = page_address(page);
2527         void *p;
2528         DECLARE_BITMAP(map, page->objects);
2529
2530         bitmap_zero(map, page->objects);
2531         slab_err(s, page, "%s", text);
2532         slab_lock(page);
2533         for_each_free_object(p, s, page->freelist)
2534                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
2535
2536         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
2537
2538                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map)) {
2539                         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu\n",
2540                                                         p, p - addr);
2541                         print_tracking(s, p);
2542                 }
2543         }
2544         slab_unlock(page);
2545 #endif
2546 }
2547
2548 /*
2549  * Attempt to free all partial slabs on a node.
2550  */
2551 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
2552 {
2553         unsigned long flags;
2554         struct page *page, *h;
2555
2556         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2557         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, lru) {
2558                 if (!page->inuse) {
2559                         list_del(&page->lru);
2560                         discard_slab(s, page);
2561                         n->nr_partial--;
2562                 } else {
2563                         list_slab_objects(s, page,
2564                                 "Objects remaining on kmem_cache_close()");
2565                 }
2566         }
2567         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2568 }
2569
2570 /*
2571  * Release all resources used by a slab cache.
2572  */
2573 static inline int kmem_cache_close(struct kmem_cache *s)
2574 {
2575         int node;
2576
2577         flush_all(s);
2578
2579         /* Attempt to free all objects */
2580         free_kmem_cache_cpus(s);
2581         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2582                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
2583
2584                 free_partial(s, n);
2585                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
2586                         return 1;
2587         }
2588         free_kmem_cache_nodes(s);
2589         return 0;
2590 }
2591
2592 /*
2593  * Close a cache and release the kmem_cache structure
2594  * (must be used for caches created using kmem_cache_create)
2595  */
2596 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
2597 {
2598         down_write(&slub_lock);
2599         s->refcount--;
2600         if (!s->refcount) {
2601                 list_del(&s->list);
2602                 up_write(&slub_lock);
2603                 if (kmem_cache_close(s)) {
2604                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: %s called for cache that "
2605                                 "still has objects.\n", s->name, __func__);
2606                         dump_stack();
2607                 }
2608                 sysfs_slab_remove(s);
2609         } else
2610                 up_write(&slub_lock);
2611 }
2612 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2613
2614 /********************************************************************
2615  *              Kmalloc subsystem
2616  *******************************************************************/
2617
2618 struct kmem_cache kmalloc_caches[SLUB_PAGE_SHIFT] __cacheline_aligned;
2619 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
2620
2621 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
2622 {
2623         get_option(&str, &slub_min_order);
2624
2625         return 1;
2626 }
2627
2628 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
2629
2630 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
2631 {
2632         get_option(&str, &slub_max_order);
2633         slub_max_order = min(slub_max_order, MAX_ORDER - 1);
2634
2635         return 1;
2636 }
2637
2638 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
2639
2640 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
2641 {
2642         get_option(&str, &slub_min_objects);
2643
2644         return 1;
2645 }
2646
2647 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
2648
2649 static int __init setup_slub_nomerge(char *str)
2650 {
2651         slub_nomerge = 1;
2652         return 1;
2653 }
2654
2655 __setup("slub_nomerge", setup_slub_nomerge);
2656
2657 static struct kmem_cache *create_kmalloc_cache(struct kmem_cache *s,
2658                 const char *name, int size, gfp_t gfp_flags)
2659 {
2660         unsigned int flags = 0;
2661
2662         if (gfp_flags & SLUB_DMA)
2663                 flags = SLAB_CACHE_DMA;
2664
2665         /*
2666          * This function is called with IRQs disabled during early-boot on
2667          * single CPU so there's no need to take slub_lock here.
2668          */
2669         if (!kmem_cache_open(s, gfp_flags, name, size, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
2670                                                                 flags, NULL))
2671                 goto panic;
2672
2673         list_add(&s->list, &slab_caches);
2674
2675         if (sysfs_slab_add(s))
2676                 goto panic;
2677         return s;
2678
2679 panic:
2680         panic("Creation of kmalloc slab %s size=%d failed.\n", name, size);
2681 }
2682
2683 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2684 static struct kmem_cache *kmalloc_caches_dma[SLUB_PAGE_SHIFT];
2685
2686 static void sysfs_add_func(struct work_struct *w)
2687 {
2688         struct kmem_cache *s;
2689
2690         down_write(&slub_lock);
2691         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2692                 if (s->flags & __SYSFS_ADD_DEFERRED) {
2693                         s->flags &= ~__SYSFS_ADD_DEFERRED;
2694                         sysfs_slab_add(s);
2695                 }
2696         }
2697         up_write(&slub_lock);
2698 }
2699
2700 static DECLARE_WORK(sysfs_add_work, sysfs_add_func);
2701
2702 static noinline struct kmem_cache *dma_kmalloc_cache(int index, gfp_t flags)
2703 {
2704         struct kmem_cache *s;
2705         char *text;
2706         size_t realsize;
2707
2708         s = kmalloc_caches_dma[index];
2709         if (s)
2710                 return s;
2711
2712         /* Dynamically create dma cache */
2713         if (flags & __GFP_WAIT)
2714                 down_write(&slub_lock);
2715         else {
2716                 if (!down_write_trylock(&slub_lock))
2717                         goto out;
2718         }
2719
2720         if (kmalloc_caches_dma[index])
2721                 goto unlock_out;
2722
2723         realsize = kmalloc_caches[index].objsize;
2724         text = kasprintf(flags & ~SLUB_DMA, "kmalloc_dma-%d",
2725                          (unsigned int)realsize);
2726         s = kmalloc(kmem_size, flags & ~SLUB_DMA);
2727
2728         if (!s || !text || !kmem_cache_open(s, flags, text,
2729                         realsize, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
2730                         SLAB_CACHE_DMA|SLAB_NOTRACK|__SYSFS_ADD_DEFERRED,
2731                         NULL)) {
2732                 kfree(s);
2733                 kfree(text);
2734                 goto unlock_out;
2735         }
2736
2737         list_add(&s->list, &slab_caches);
2738         kmalloc_caches_dma[index] = s;
2739
2740         schedule_work(&sysfs_add_work);
2741
2742 unlock_out:
2743         up_write(&slub_lock);
2744 out:
2745         return kmalloc_caches_dma[index];
2746 }
2747 #endif
2748
2749 /*
2750  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
2751  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
2752  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
2753  * fls.
2754  */
2755 static s8 size_index[24] = {
2756         3,      /* 8 */
2757         4,      /* 16 */
2758         5,      /* 24 */
2759         5,      /* 32 */
2760         6,      /* 40 */
2761         6,      /* 48 */
2762         6,      /* 56 */
2763         6,      /* 64 */
2764         1,      /* 72 */
2765         1,      /* 80 */
2766         1,      /* 88 */
2767         1,      /* 96 */
2768         7,      /* 104 */
2769         7,      /* 112 */
2770         7,      /* 120 */
2771         7,      /* 128 */
2772         2,      /* 136 */
2773         2,      /* 144 */
2774         2,      /* 152 */
2775         2,      /* 160 */
2776         2,      /* 168 */
2777         2,      /* 176 */
2778         2,      /* 184 */
2779         2       /* 192 */
2780 };
2781
2782 static struct kmem_cache *get_slab(size_t size, gfp_t flags)
2783 {
2784         int index;
2785
2786         if (size <= 192) {
2787                 if (!size)
2788                         return ZERO_SIZE_PTR;
2789
2790                 index = size_index[(size - 1) / 8];
2791         } else
2792                 index = fls(size - 1);
2793
2794 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2795         if (unlikely((flags & SLUB_DMA)))
2796                 return dma_kmalloc_cache(index, flags);
2797
2798 #endif
2799         return &kmalloc_caches[index];
2800 }
2801
2802 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
2803 {
2804         struct kmem_cache *s;
2805         void *ret;
2806
2807         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
2808                 return kmalloc_large(size, flags);
2809
2810         s = get_slab(size, flags);
2811
2812         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2813                 return s;
2814
2815         ret = slab_alloc(s, flags, -1, _RET_IP_);
2816
2817         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
2818
2819         return ret;
2820 }
2821 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
2822
2823 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
2824 {
2825         struct page *page;
2826
2827         flags |= __GFP_COMP | __GFP_NOTRACK;
2828         page = alloc_pages_node(node, flags, get_order(size));
2829         if (page)
2830                 return page_address(page);
2831         else
2832                 return NULL;
2833 }
2834
2835 #ifdef CONFIG_NUMA
2836 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
2837 {
2838         struct kmem_cache *s;
2839         void *ret;
2840
2841         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE)) {
2842                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
2843
2844                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2845                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
2846                                    flags, node);
2847
2848                 return ret;
2849         }
2850
2851         s = get_slab(size, flags);
2852
2853         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2854                 return s;
2855
2856         ret = slab_alloc(s, flags, node, _RET_IP_);
2857
2858         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
2859
2860         return ret;
2861 }
2862 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
2863 #endif
2864
2865 size_t ksize(const void *object)
2866 {
2867         struct page *page;
2868         struct kmem_cache *s;
2869
2870         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
2871                 return 0;
2872
2873         page = virt_to_head_page(object);
2874
2875         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
2876                 WARN_ON(!PageCompound(page));
2877                 return PAGE_SIZE << compound_order(page);
2878         }
2879         s = page->slab;
2880
2881 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2882         /*
2883          * Debugging requires use of the padding between object
2884          * and whatever may come after it.
2885          */
2886         if (s->flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON))
2887                 return s->objsize;
2888
2889 #endif
2890         /*
2891          * If we have the need to store the freelist pointer
2892          * back there or track user information then we can
2893          * only use the space before that information.
2894          */
2895         if (s->flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_STORE_USER))
2896                 return s->inuse;
2897         /*
2898          * Else we can use all the padding etc for the allocation
2899          */
2900         return s->size;
2901 }
2902 EXPORT_SYMBOL(ksize);
2903
2904 void kfree(const void *x)
2905 {
2906         struct page *page;
2907         void *object = (void *)x;
2908
2909         trace_kfree(_RET_IP_, x);
2910
2911         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
2912                 return;
2913
2914         page = virt_to_head_page(x);
2915         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
2916                 BUG_ON(!PageCompound(page));
2917                 put_page(page);
2918                 return;
2919         }
2920         slab_free(page->slab, page, object, _RET_IP_);
2921 }
2922 EXPORT_SYMBOL(kfree);
2923
2924 /*
2925  * kmem_cache_shrink removes empty slabs from the partial lists and sorts
2926  * the remaining slabs by the number of items in use. The slabs with the
2927  * most items in use come first. New allocations will then fill those up
2928  * and thus they can be removed from the partial lists.
2929  *
2930  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
2931  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
2932  * are freed in them.
2933  */
2934 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
2935 {
2936         int node;
2937         int i;
2938         struct kmem_cache_node *n;
2939         struct page *page;
2940         struct page *t;
2941         int objects = oo_objects(s->max);
2942         struct list_head *slabs_by_inuse =
2943                 kmalloc(sizeof(struct list_head) * objects, GFP_KERNEL);
2944         unsigned long flags;
2945
2946         if (!slabs_by_inuse)
2947                 return -ENOMEM;
2948
2949         flush_all(s);
2950         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2951                 n = get_node(s, node);
2952
2953                 if (!n->nr_partial)
2954                         continue;
2955
2956                 for (i = 0; i < objects; i++)
2957                         INIT_LIST_HEAD(slabs_by_inuse + i);
2958
2959                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2960
2961                 /*
2962                  * Build lists indexed by the items in use in each slab.
2963                  *
2964                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
2965                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
2966                  */
2967                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, lru) {
2968                         if (!page->inuse && slab_trylock(page)) {
2969                                 /*
2970                                  * Must hold slab lock here because slab_free
2971                                  * may have freed the last object and be
2972                                  * waiting to release the slab.
2973                                  */
2974                                 list_del(&page->lru);
2975                                 n->nr_partial--;
2976                                 slab_unlock(page);
2977                                 discard_slab(s, page);
2978                         } else {
2979                                 list_move(&page->lru,
2980                                 slabs_by_inuse + page->inuse);
2981                         }
2982                 }
2983
2984                 /*
2985                  * Rebuild the partial list with the slabs filled up most
2986                  * first and the least used slabs at the end.
2987                  */
2988                 for (i = objects - 1; i >= 0; i--)
2989                         list_splice(slabs_by_inuse + i, n->partial.prev);
2990
2991                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2992         }
2993
2994         kfree(slabs_by_inuse);
2995         return 0;
2996 }
2997 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2998
2999 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
3000 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
3001 {
3002         struct kmem_cache *s;
3003
3004         down_read(&slub_lock);
3005         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
3006                 kmem_cache_shrink(s);
3007         up_read(&slub_lock);
3008
3009         return 0;
3010 }
3011
3012 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
3013 {
3014         struct kmem_cache_node *n;
3015         struct kmem_cache *s;
3016         struct memory_notify *marg = arg;
3017         int offline_node;
3018
3019         offline_node = marg->status_change_nid;
3020
3021         /*
3022          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
3023          * for it yet.
3024          */
3025         if (offline_node < 0)
3026                 return;
3027
3028         down_read(&slub_lock);
3029         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3030                 n = get_node(s, offline_node);
3031                 if (n) {
3032                         /*
3033                          * if n->nr_slabs > 0, slabs still exist on the node
3034                          * that is going down. We were unable to free them,
3035                          * and offline_pages() function shoudn't call this
3036                          * callback. So, we must fail.
3037                          */
3038                         BUG_ON(slabs_node(s, offline_node));
3039
3040                         s->node[offline_node] = NULL;
3041                         kmem_cache_free(kmalloc_caches, n);
3042                 }
3043         }
3044         up_read(&slub_lock);
3045 }
3046
3047 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
3048 {
3049         struct kmem_cache_node *n;
3050         struct kmem_cache *s;
3051         struct memory_notify *marg = arg;
3052         int nid = marg->status_change_nid;
3053         int ret = 0;
3054
3055         /*
3056          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
3057          * already created. Nothing to do.
3058          */
3059         if (nid < 0)
3060                 return 0;
3061
3062         /*
3063          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
3064          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
3065          * online.
3066          */
3067         down_read(&slub_lock);
3068         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3069                 /*
3070                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
3071                  *      since memory is not yet available from the node that
3072                  *      is brought up.
3073                  */
3074                 n = kmem_cache_alloc(kmalloc_caches, GFP_KERNEL);
3075                 if (!n) {
3076                         ret = -ENOMEM;
3077                         goto out;
3078                 }
3079                 init_kmem_cache_node(n, s);
3080                 s->node[nid] = n;
3081         }
3082 out:
3083         up_read(&slub_lock);
3084         return ret;
3085 }
3086
3087 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
3088                                 unsigned long action, void *arg)
3089 {
3090         int ret = 0;
3091
3092         switch (action) {
3093         case MEM_GOING_ONLINE:
3094                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
3095                 break;
3096         case MEM_GOING_OFFLINE:
3097                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
3098                 break;
3099         case MEM_OFFLINE:
3100         case MEM_CANCEL_ONLINE:
3101                 slab_mem_offline_callback(arg);
3102                 break;
3103         case MEM_ONLINE:
3104         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
3105                 break;
3106         }
3107         if (ret)
3108                 ret = notifier_from_errno(ret);
3109         else
3110                 ret = NOTIFY_OK;
3111         return ret;
3112 }
3113
3114 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
3115
3116 /********************************************************************
3117  *                      Basic setup of slabs
3118  *******************************************************************/
3119
3120 void __init kmem_cache_init(void)
3121 {
3122         int i;
3123         int caches = 0;
3124
3125         init_alloc_cpu();
3126
3127 #ifdef CONFIG_NUMA
3128         /*
3129          * Must first have the slab cache available for the allocations of the
3130          * struct kmem_cache_node's. There is special bootstrap code in
3131          * kmem_cache_open for slab_state == DOWN.
3132          */
3133         create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[0], "kmem_cache_node",
3134                 sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_NOWAIT);
3135         kmalloc_caches[0].refcount = -1;
3136         caches++;
3137
3138         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
3139 #endif
3140
3141         /* Able to allocate the per node structures */
3142         slab_state = PARTIAL;
3143
3144         /* Caches that are not of the two-to-the-power-of size */
3145         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64) {
3146                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[1],
3147                                 "kmalloc-96", 96, GFP_NOWAIT);
3148                 caches++;
3149                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[2],
3150                                 "kmalloc-192", 192, GFP_NOWAIT);
3151                 caches++;
3152         }
3153
3154         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i < SLUB_PAGE_SHIFT; i++) {
3155                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[i],
3156                         "kmalloc", 1 << i, GFP_NOWAIT);
3157                 caches++;
3158         }
3159
3160
3161         /*
3162          * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
3163          * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
3164          * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
3165          *
3166          * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
3167          * handle the index determination for the smaller caches.
3168          *
3169          * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
3170          * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
3171          */
3172         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
3173                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
3174
3175         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8)
3176                 size_index[(i - 1) / 8] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
3177
3178         if (KMALLOC_MIN_SIZE == 128) {
3179                 /*
3180                  * The 192 byte sized cache is not used if the alignment
3181                  * is 128 byte. Redirect kmalloc to use the 256 byte cache
3182                  * instead.
3183                  */
3184                 for (i = 128 + 8; i <= 192; i += 8)
3185                         size_index[(i - 1) / 8] = 8;
3186         }
3187
3188         slab_state = UP;
3189
3190         /* Provide the correct kmalloc names now that the caches are up */
3191         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i < SLUB_PAGE_SHIFT; i++)
3192                 kmalloc_caches[i]. name =
3193                         kasprintf(GFP_NOWAIT, "kmalloc-%d", 1 << i);
3194
3195 #ifdef CONFIG_SMP
3196         register_cpu_notifier(&slab_notifier);
3197         kmem_size = offsetof(struct kmem_cache, cpu_slab) +
3198                                 nr_cpu_ids * sizeof(struct kmem_cache_cpu *);
3199 #else
3200         kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
3201 #endif
3202
3203         printk(KERN_INFO
3204                 "SLUB: Genslabs=%d, HWalign=%d, Order=%d-%d, MinObjects=%d,"
3205                 " CPUs=%d, Nodes=%d\n",
3206                 caches, cache_line_size(),
3207                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
3208                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
3209 }
3210
3211 void __init kmem_cache_init_late(void)
3212 {
3213         /*
3214          * Interrupts are enabled now so all GFP allocations are safe.
3215          */
3216         slab_gfp_mask = __GFP_BITS_MASK;
3217 }
3218
3219 /*
3220  * Find a mergeable slab cache
3221  */
3222 static int slab_unmergeable(struct kmem_cache *s)
3223 {
3224         if (slub_nomerge || (s->flags & SLUB_NEVER_MERGE))
3225                 return 1;
3226
3227         if (s->ctor)
3228                 return 1;
3229
3230         /*
3231          * We may have set a slab to be unmergeable during bootstrap.
3232          */
3233         if (s->refcount < 0)
3234                 return 1;
3235
3236         return 0;
3237 }
3238
3239 static struct kmem_cache *find_mergeable(size_t size,
3240                 size_t align, unsigned long flags, const char *name,
3241                 void (*ctor)(void *))
3242 {
3243         struct kmem_cache *s;
3244
3245         if (slub_nomerge || (flags & SLUB_NEVER_MERGE))
3246                 return NULL;
3247
3248         if (ctor)
3249                 return NULL;
3250
3251         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
3252         align = calculate_alignment(flags, align, size);
3253         size = ALIGN(size, align);
3254         flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, NULL);
3255
3256         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3257                 if (slab_unmergeable(s))
3258                         continue;
3259
3260                 if (size > s->size)
3261                         continue;
3262
3263                 if ((flags & SLUB_MERGE_SAME) != (s->flags & SLUB_MERGE_SAME))
3264                                 continue;
3265                 /*
3266                  * Check if alignment is compatible.
3267                  * Courtesy of Adrian Drzewiecki
3268                  */
3269                 if ((s->size & ~(align - 1)) != s->size)
3270                         continue;
3271
3272                 if (s->size - size >= sizeof(void *))
3273                         continue;
3274
3275                 return s;
3276         }
3277         return NULL;
3278 }
3279
3280 struct kmem_cache *kmem_cache_create(const char *name, size_t size,
3281                 size_t align, unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
3282 {
3283         struct kmem_cache *s;
3284
3285         down_write(&slub_lock);
3286         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
3287         if (s) {
3288                 int cpu;
3289
3290                 s->refcount++;
3291                 /*
3292                  * Adjust the object sizes so that we clear
3293                  * the complete object on kzalloc.
3294                  */
3295                 s->objsize = max(s->objsize, (int)size);
3296
3297                 /*
3298                  * And then we need to update the object size in the
3299                  * per cpu structures
3300                  */
3301                 for_each_online_cpu(cpu)
3302                         get_cpu_slab(s, cpu)->objsize = s->objsize;
3303
3304                 s->inuse = max_t(int, s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
3305                 up_write(&slub_lock);
3306
3307                 if (sysfs_slab_alias(s, name)) {
3308                         down_write(&slub_lock);
3309                         s->refcount--;
3310                         up_write(&slub_lock);
3311                         goto err;
3312                 }
3313                 return s;
3314         }
3315
3316         s = kmalloc(kmem_size, GFP_KERNEL);
3317         if (s) {
3318                 if (kmem_cache_open(s, GFP_KERNEL, name,
3319                                 size, align, flags, ctor)) {
3320                         list_add(&s->list, &slab_caches);
3321                         up_write(&slub_lock);
3322                         if (sysfs_slab_add(s)) {
3323                                 down_write(&slub_lock);
3324                                 list_del(&s->list);
3325                                 up_write(&slub_lock);
3326                                 kfree(s);
3327                                 goto err;
3328                         }
3329                         return s;
3330                 }
3331                 kfree(s);
3332         }
3333         up_write(&slub_lock);
3334
3335 err:
3336         if (flags & SLAB_PANIC)
3337                 panic("Cannot create slabcache %s\n", name);
3338         else
3339                 s = NULL;
3340         return s;
3341 }
3342 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
3343
3344 #ifdef CONFIG_SMP
3345 /*
3346  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
3347  * necessary.
3348  */
3349 static int __cpuinit slab_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3350                 unsigned long action, void *hcpu)
3351 {
3352         long cpu = (long)hcpu;
3353         struct kmem_cache *s;
3354         unsigned long flags;
3355
3356         switch (action) {
3357         case CPU_UP_PREPARE:
3358         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3359                 init_alloc_cpu_cpu(cpu);
3360                 down_read(&slub_lock);
3361                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
3362                         s->cpu_slab[cpu] = alloc_kmem_cache_cpu(s, cpu,
3363                                                         GFP_KERNEL);
3364                 up_read(&slub_lock);
3365                 break;
3366
3367         case CPU_UP_CANCELED:
3368         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3369         case CPU_DEAD:
3370         case CPU_DEAD_FROZEN:
3371                 down_read(&slub_lock);
3372                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3373                         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
3374
3375                         local_irq_save(flags);
3376                         __flush_cpu_slab(s, cpu);
3377                         local_irq_restore(flags);
3378                         free_kmem_cache_cpu(c, cpu);
3379                         s->cpu_slab[cpu] = NULL;
3380                 }
3381                 up_read(&slub_lock);
3382                 break;
3383         default:
3384                 break;
3385         }
3386         return NOTIFY_OK;
3387 }
3388
3389 static struct notifier_block __cpuinitdata slab_notifier = {
3390         .notifier_call = slab_cpuup_callback
3391 };
3392
3393 #endif
3394
3395 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags, unsigned long caller)
3396 {
3397         struct kmem_cache *s;
3398         void *ret;
3399
3400         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
3401                 return kmalloc_large(size, gfpflags);
3402
3403         s = get_slab(size, gfpflags);
3404
3405         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3406                 return s;
3407
3408         ret = slab_alloc(s, gfpflags, -1, caller);
3409
3410         /* Honor the call site pointer we recieved. */
3411         trace_kmalloc(caller, ret, size, s->size, gfpflags);
3412
3413         return ret;
3414 }
3415
3416 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags,
3417                                         int node, unsigned long caller)
3418 {
3419         struct kmem_cache *s;
3420         void *ret;
3421
3422         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
3423                 return kmalloc_large_node(size, gfpflags, node);
3424
3425         s = get_slab(size, gfpflags);
3426
3427         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3428                 return s;
3429
3430         ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, caller);
3431
3432         /* Honor the call site pointer we recieved. */
3433         trace_kmalloc_node(caller, ret, size, s->size, gfpflags, node);
3434
3435         return ret;
3436 }
3437
3438 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3439 static int count_inuse(struct page *page)
3440 {
3441         return page->inuse;
3442 }
3443
3444 static int count_total(struct page *page)
3445 {
3446         return page->objects;
3447 }
3448
3449 static int validate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3450                                                 unsigned long *map)
3451 {
3452         void *p;
3453         void *addr = page_address(page);
3454
3455         if (!check_slab(s, page) ||
3456                         !on_freelist(s, page, NULL))
3457                 return 0;
3458
3459         /* Now we know that a valid freelist exists */
3460         bitmap_zero(map, page->objects);
3461
3462         for_each_free_object(p, s, page->freelist) {
3463                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
3464                 if (!check_object(s, page, p, 0))
3465                         return 0;
3466         }
3467
3468         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
3469                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
3470                         if (!check_object(s, page, p, 1))
3471                                 return 0;
3472         return 1;
3473 }
3474
3475 static void validate_slab_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3476                                                 unsigned long *map)
3477 {
3478         if (slab_trylock(page)) {
3479                 validate_slab(s, page, map);
3480                 slab_unlock(page);
3481         } else
3482                 printk(KERN_INFO "SLUB %s: Skipped busy slab 0x%p\n",
3483                         s->name, page);
3484
3485         if (s->flags & DEBUG_DEFAULT_FLAGS) {
3486                 if (!PageSlubDebug(page))
3487                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: SlubDebug not set "
3488                                 "on slab 0x%p\n", s->name, page);
3489         } else {
3490                 if (PageSlubDebug(page))
3491                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: SlubDebug set on "
3492                                 "slab 0x%p\n", s->name, page);
3493         }
3494 }
3495
3496 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
3497                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *map)
3498 {
3499         unsigned long count = 0;
3500         struct page *page;
3501         unsigned long flags;
3502
3503         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3504
3505         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru) {
3506                 validate_slab_slab(s, page, map);
3507                 count++;
3508         }
3509         if (count != n->nr_partial)
3510                 printk(KERN_ERR "SLUB %s: %ld partial slabs counted but "
3511                         "counter=%ld\n", s->name, count, n->nr_partial);
3512