Merge branch 'slab/urgent' into slab/next
[pandora-kernel.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 or atomic operatios
6  * and only uses a centralized lock to manage a pool of partial slabs.
7  *
8  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter
9  * (C) 2011 Linux Foundation, Christoph Lameter
10  */
11
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/swap.h> /* struct reclaim_state */
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/bit_spinlock.h>
16 #include <linux/interrupt.h>
17 #include <linux/bitops.h>
18 #include <linux/slab.h>
19 #include <linux/proc_fs.h>
20 #include <linux/seq_file.h>
21 #include <linux/kmemcheck.h>
22 #include <linux/cpu.h>
23 #include <linux/cpuset.h>
24 #include <linux/mempolicy.h>
25 #include <linux/ctype.h>
26 #include <linux/debugobjects.h>
27 #include <linux/kallsyms.h>
28 #include <linux/memory.h>
29 #include <linux/math64.h>
30 #include <linux/fault-inject.h>
31 #include <linux/stacktrace.h>
32
33 #include <trace/events/kmem.h>
34
35 /*
36  * Lock order:
37  *   1. slub_lock (Global Semaphore)
38  *   2. node->list_lock
39  *   3. slab_lock(page) (Only on some arches and for debugging)
40  *
41  *   slub_lock
42  *
43  *   The role of the slub_lock is to protect the list of all the slabs
44  *   and to synchronize major metadata changes to slab cache structures.
45  *
46  *   The slab_lock is only used for debugging and on arches that do not
47  *   have the ability to do a cmpxchg_double. It only protects the second
48  *   double word in the page struct. Meaning
49  *      A. page->freelist       -> List of object free in a page
50  *      B. page->counters       -> Counters of objects
51  *      C. page->frozen         -> frozen state
52  *
53  *   If a slab is frozen then it is exempt from list management. It is not
54  *   on any list. The processor that froze the slab is the one who can
55  *   perform list operations on the page. Other processors may put objects
56  *   onto the freelist but the processor that froze the slab is the only
57  *   one that can retrieve the objects from the page's freelist.
58  *
59  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
60  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
61  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
62  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
63  *   modified without taking the list lock).
64  *
65  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
66  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
67  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
68  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
69  *   the list lock.
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 #define SLAB_DEBUG_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
112                 SLAB_TRACE | SLAB_DEBUG_FREE)
113
114 static inline int kmem_cache_debug(struct kmem_cache *s)
115 {
116 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
117         return unlikely(s->flags & SLAB_DEBUG_FLAGS);
118 #else
119         return 0;
120 #endif
121 }
122
123 /*
124  * Issues still to be resolved:
125  *
126  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
127  *
128  * - Variable sizing of the per node arrays
129  */
130
131 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
132 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
133
134 /* Enable to log cmpxchg failures */
135 #undef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
136
137 /*
138  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
139  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
140  */
141 #define MIN_PARTIAL 5
142
143 /*
144  * Maximum number of desirable partial slabs.
145  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
146  * sort the partial list by the number of objects in the.
147  */
148 #define MAX_PARTIAL 10
149
150 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | \
151                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
152
153 /*
154  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
155  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
156  * metadata.
157  */
158 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
159
160 /*
161  * Set of flags that will prevent slab merging
162  */
163 #define SLUB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
164                 SLAB_TRACE | SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_NOLEAKTRACE | \
165                 SLAB_FAILSLAB)
166
167 #define SLUB_MERGE_SAME (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | \
168                 SLAB_CACHE_DMA | SLAB_NOTRACK)
169
170 #define OO_SHIFT        16
171 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
172 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       32767 /* since page.objects is u15 */
173
174 /* Internal SLUB flags */
175 #define __OBJECT_POISON         0x80000000UL /* Poison object */
176 #define __CMPXCHG_DOUBLE        0x40000000UL /* Use cmpxchg_double */
177
178 static int kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
179
180 #ifdef CONFIG_SMP
181 static struct notifier_block slab_notifier;
182 #endif
183
184 static enum {
185         DOWN,           /* No slab functionality available */
186         PARTIAL,        /* Kmem_cache_node works */
187         UP,             /* Everything works but does not show up in sysfs */
188         SYSFS           /* Sysfs up */
189 } slab_state = DOWN;
190
191 /* A list of all slab caches on the system */
192 static DECLARE_RWSEM(slub_lock);
193 static LIST_HEAD(slab_caches);
194
195 /*
196  * Tracking user of a slab.
197  */
198 #define TRACK_ADDRS_COUNT 16
199 struct track {
200         unsigned long addr;     /* Called from address */
201 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
202         unsigned long addrs[TRACK_ADDRS_COUNT]; /* Called from address */
203 #endif
204         int cpu;                /* Was running on cpu */
205         int pid;                /* Pid context */
206         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
207 };
208
209 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
210
211 #ifdef CONFIG_SYSFS
212 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
213 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
214 static void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *);
215
216 #else
217 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
218 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
219                                                         { return 0; }
220 static inline void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s)
221 {
222         kfree(s->name);
223         kfree(s);
224 }
225
226 #endif
227
228 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
229 {
230 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
231         __this_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
232 #endif
233 }
234
235 /********************************************************************
236  *                      Core slab cache functions
237  *******************************************************************/
238
239 int slab_is_available(void)
240 {
241         return slab_state >= UP;
242 }
243
244 static inline struct kmem_cache_node *get_node(struct kmem_cache *s, int node)
245 {
246         return s->node[node];
247 }
248
249 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
250 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
251                                 struct page *page, const void *object)
252 {
253         void *base;
254
255         if (!object)
256                 return 1;
257
258         base = page_address(page);
259         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
260                 (object - base) % s->size) {
261                 return 0;
262         }
263
264         return 1;
265 }
266
267 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
268 {
269         return *(void **)(object + s->offset);
270 }
271
272 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
273 {
274         void *p;
275
276 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
277         probe_kernel_read(&p, (void **)(object + s->offset), sizeof(p));
278 #else
279         p = get_freepointer(s, object);
280 #endif
281         return p;
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 /* Determine object index from a given position */
295 static inline int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
296 {
297         return (p - addr) / s->size;
298 }
299
300 static inline size_t slab_ksize(const struct kmem_cache *s)
301 {
302 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
303         /*
304          * Debugging requires use of the padding between object
305          * and whatever may come after it.
306          */
307         if (s->flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON))
308                 return s->objsize;
309
310 #endif
311         /*
312          * If we have the need to store the freelist pointer
313          * back there or track user information then we can
314          * only use the space before that information.
315          */
316         if (s->flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_STORE_USER))
317                 return s->inuse;
318         /*
319          * Else we can use all the padding etc for the allocation
320          */
321         return s->size;
322 }
323
324 static inline int order_objects(int order, unsigned long size, int reserved)
325 {
326         return ((PAGE_SIZE << order) - reserved) / size;
327 }
328
329 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(int order,
330                 unsigned long size, int reserved)
331 {
332         struct kmem_cache_order_objects x = {
333                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size, reserved)
334         };
335
336         return x;
337 }
338
339 static inline int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
340 {
341         return x.x >> OO_SHIFT;
342 }
343
344 static inline int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
345 {
346         return x.x & OO_MASK;
347 }
348
349 /*
350  * Per slab locking using the pagelock
351  */
352 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
353 {
354         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
355 }
356
357 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
358 {
359         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
360 }
361
362 /* Interrupts must be disabled (for the fallback code to work right) */
363 static inline bool __cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
364                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
365                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
366                 const char *n)
367 {
368         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
369 #ifdef CONFIG_CMPXCHG_DOUBLE
370         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
371                 if (cmpxchg_double(&page->freelist,
372                         freelist_old, counters_old,
373                         freelist_new, counters_new))
374                 return 1;
375         } else
376 #endif
377         {
378                 slab_lock(page);
379                 if (page->freelist == freelist_old && page->counters == counters_old) {
380                         page->freelist = freelist_new;
381                         page->counters = counters_new;
382                         slab_unlock(page);
383                         return 1;
384                 }
385                 slab_unlock(page);
386         }
387
388         cpu_relax();
389         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
390
391 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
392         printk(KERN_INFO "%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
393 #endif
394
395         return 0;
396 }
397
398 static inline bool cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
399                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
400                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
401                 const char *n)
402 {
403 #ifdef CONFIG_CMPXCHG_DOUBLE
404         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
405                 if (cmpxchg_double(&page->freelist,
406                         freelist_old, counters_old,
407                         freelist_new, counters_new))
408                 return 1;
409         } else
410 #endif
411         {
412                 unsigned long flags;
413
414                 local_irq_save(flags);
415                 slab_lock(page);
416                 if (page->freelist == freelist_old && page->counters == counters_old) {
417                         page->freelist = freelist_new;
418                         page->counters = counters_new;
419                         slab_unlock(page);
420                         local_irq_restore(flags);
421                         return 1;
422                 }
423                 slab_unlock(page);
424                 local_irq_restore(flags);
425         }
426
427         cpu_relax();
428         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
429
430 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
431         printk(KERN_INFO "%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
432 #endif
433
434         return 0;
435 }
436
437 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
438 /*
439  * Determine a map of object in use on a page.
440  *
441  * Node listlock must be held to guarantee that the page does
442  * not vanish from under us.
443  */
444 static void get_map(struct kmem_cache *s, struct page *page, unsigned long *map)
445 {
446         void *p;
447         void *addr = page_address(page);
448
449         for (p = page->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
450                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
451 }
452
453 /*
454  * Debug settings:
455  */
456 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
457 static int slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
458 #else
459 static int slub_debug;
460 #endif
461
462 static char *slub_debug_slabs;
463 static int disable_higher_order_debug;
464
465 /*
466  * Object debugging
467  */
468 static void print_section(char *text, u8 *addr, unsigned int length)
469 {
470         print_hex_dump(KERN_ERR, text, DUMP_PREFIX_ADDRESS, 16, 1, addr,
471                         length, 1);
472 }
473
474 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
475         enum track_item alloc)
476 {
477         struct track *p;
478
479         if (s->offset)
480                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
481         else
482                 p = object + s->inuse;
483
484         return p + alloc;
485 }
486
487 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
488                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
489 {
490         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
491
492         if (addr) {
493 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
494                 struct stack_trace trace;
495                 int i;
496
497                 trace.nr_entries = 0;
498                 trace.max_entries = TRACK_ADDRS_COUNT;
499                 trace.entries = p->addrs;
500                 trace.skip = 3;
501                 save_stack_trace(&trace);
502
503                 /* See rant in lockdep.c */
504                 if (trace.nr_entries != 0 &&
505                     trace.entries[trace.nr_entries - 1] == ULONG_MAX)
506                         trace.nr_entries--;
507
508                 for (i = trace.nr_entries; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
509                         p->addrs[i] = 0;
510 #endif
511                 p->addr = addr;
512                 p->cpu = smp_processor_id();
513                 p->pid = current->pid;
514                 p->when = jiffies;
515         } else
516                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
517 }
518
519 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
520 {
521         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
522                 return;
523
524         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
525         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
526 }
527
528 static void print_track(const char *s, struct track *t)
529 {
530         if (!t->addr)
531                 return;
532
533         printk(KERN_ERR "INFO: %s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
534                 s, (void *)t->addr, jiffies - t->when, t->cpu, t->pid);
535 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
536         {
537                 int i;
538                 for (i = 0; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
539                         if (t->addrs[i])
540                                 printk(KERN_ERR "\t%pS\n", (void *)t->addrs[i]);
541                         else
542                                 break;
543         }
544 #endif
545 }
546
547 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
548 {
549         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
550                 return;
551
552         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC));
553         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE));
554 }
555
556 static void print_page_info(struct page *page)
557 {
558         printk(KERN_ERR "INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
559                 page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
560
561 }
562
563 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
564 {
565         va_list args;
566         char buf[100];
567
568         va_start(args, fmt);
569         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
570         va_end(args);
571         printk(KERN_ERR "========================================"
572                         "=====================================\n");
573         printk(KERN_ERR "BUG %s: %s\n", s->name, buf);
574         printk(KERN_ERR "----------------------------------------"
575                         "-------------------------------------\n\n");
576 }
577
578 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
579 {
580         va_list args;
581         char buf[100];
582
583         va_start(args, fmt);
584         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
585         va_end(args);
586         printk(KERN_ERR "FIX %s: %s\n", s->name, buf);
587 }
588
589 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
590 {
591         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
592         u8 *addr = page_address(page);
593
594         print_tracking(s, p);
595
596         print_page_info(page);
597
598         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
599                         p, p - addr, get_freepointer(s, p));
600
601         if (p > addr + 16)
602                 print_section("Bytes b4 ", p - 16, 16);
603
604         print_section("Object ", p, min_t(unsigned long, s->objsize,
605                                 PAGE_SIZE));
606         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
607                 print_section("Redzone ", p + s->objsize,
608                         s->inuse - s->objsize);
609
610         if (s->offset)
611                 off = s->offset + sizeof(void *);
612         else
613                 off = s->inuse;
614
615         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
616                 off += 2 * sizeof(struct track);
617
618         if (off != s->size)
619                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
620                 print_section("Padding ", p + off, s->size - off);
621
622         dump_stack();
623 }
624
625 static void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
626                         u8 *object, char *reason)
627 {
628         slab_bug(s, "%s", reason);
629         print_trailer(s, page, object);
630 }
631
632 static void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page, char *fmt, ...)
633 {
634         va_list args;
635         char buf[100];
636
637         va_start(args, fmt);
638         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
639         va_end(args);
640         slab_bug(s, "%s", buf);
641         print_page_info(page);
642         dump_stack();
643 }
644
645 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
646 {
647         u8 *p = object;
648
649         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
650                 memset(p, POISON_FREE, s->objsize - 1);
651                 p[s->objsize - 1] = POISON_END;
652         }
653
654         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
655                 memset(p + s->objsize, val, s->inuse - s->objsize);
656 }
657
658 static u8 *check_bytes8(u8 *start, u8 value, unsigned int bytes)
659 {
660         while (bytes) {
661                 if (*start != value)
662                         return start;
663                 start++;
664                 bytes--;
665         }
666         return NULL;
667 }
668
669 static u8 *check_bytes(u8 *start, u8 value, unsigned int bytes)
670 {
671         u64 value64;
672         unsigned int words, prefix;
673
674         if (bytes <= 16)
675                 return check_bytes8(start, value, bytes);
676
677         value64 = value | value << 8 | value << 16 | value << 24;
678         value64 = (value64 & 0xffffffff) | value64 << 32;
679         prefix = 8 - ((unsigned long)start) % 8;
680
681         if (prefix) {
682                 u8 *r = check_bytes8(start, value, prefix);
683                 if (r)
684                         return r;
685                 start += prefix;
686                 bytes -= prefix;
687         }
688
689         words = bytes / 8;
690
691         while (words) {
692                 if (*(u64 *)start != value64)
693                         return check_bytes8(start, value, 8);
694                 start += 8;
695                 words--;
696         }
697
698         return check_bytes8(start, value, bytes % 8);
699 }
700
701 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
702                                                 void *from, void *to)
703 {
704         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
705         memset(from, data, to - from);
706 }
707
708 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
709                         u8 *object, char *what,
710                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
711 {
712         u8 *fault;
713         u8 *end;
714
715         fault = check_bytes(start, value, bytes);
716         if (!fault)
717                 return 1;
718
719         end = start + bytes;
720         while (end > fault && end[-1] == value)
721                 end--;
722
723         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
724         printk(KERN_ERR "INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
725                                         fault, end - 1, fault[0], value);
726         print_trailer(s, page, object);
727
728         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
729         return 0;
730 }
731
732 /*
733  * Object layout:
734  *
735  * object address
736  *      Bytes of the object to be managed.
737  *      If the freepointer may overlay the object then the free
738  *      pointer is the first word of the object.
739  *
740  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
741  *      0xa5 (POISON_END)
742  *
743  * object + s->objsize
744  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
745  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
746  *      objsize == inuse.
747  *
748  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
749  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
750  *
751  * object + s->inuse
752  *      Meta data starts here.
753  *
754  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
755  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
756  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
757  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
758  *              before the word boundary.
759  *
760  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
761  *
762  * object + s->size
763  *      Nothing is used beyond s->size.
764  *
765  * If slabcaches are merged then the objsize and inuse boundaries are mostly
766  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
767  * may be used with merged slabcaches.
768  */
769
770 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
771 {
772         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
773
774         if (s->offset)
775                 /* Freepointer is placed after the object. */
776                 off += sizeof(void *);
777
778         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
779                 /* We also have user information there */
780                 off += 2 * sizeof(struct track);
781
782         if (s->size == off)
783                 return 1;
784
785         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
786                                 p + off, POISON_INUSE, s->size - off);
787 }
788
789 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
790 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
791 {
792         u8 *start;
793         u8 *fault;
794         u8 *end;
795         int length;
796         int remainder;
797
798         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
799                 return 1;
800
801         start = page_address(page);
802         length = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) - s->reserved;
803         end = start + length;
804         remainder = length % s->size;
805         if (!remainder)
806                 return 1;
807
808         fault = check_bytes(end - remainder, POISON_INUSE, remainder);
809         if (!fault)
810                 return 1;
811         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
812                 end--;
813
814         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
815         print_section("Padding ", end - remainder, remainder);
816
817         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, end - remainder, end);
818         return 0;
819 }
820
821 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
822                                         void *object, u8 val)
823 {
824         u8 *p = object;
825         u8 *endobject = object + s->objsize;
826
827         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
828                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
829                         endobject, val, s->inuse - s->objsize))
830                         return 0;
831         } else {
832                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->objsize < s->inuse) {
833                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
834                                 endobject, POISON_INUSE, s->inuse - s->objsize);
835                 }
836         }
837
838         if (s->flags & SLAB_POISON) {
839                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
840                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
841                                         POISON_FREE, s->objsize - 1) ||
842                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
843                                 p + s->objsize - 1, POISON_END, 1)))
844                         return 0;
845                 /*
846                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
847                  */
848                 check_pad_bytes(s, page, p);
849         }
850
851         if (!s->offset && val == SLUB_RED_ACTIVE)
852                 /*
853                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
854                  * freepointer while object is allocated.
855                  */
856                 return 1;
857
858         /* Check free pointer validity */
859         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
860                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
861                 /*
862                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
863                  * of the free objects in this slab. May cause
864                  * another error because the object count is now wrong.
865                  */
866                 set_freepointer(s, p, NULL);
867                 return 0;
868         }
869         return 1;
870 }
871
872 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
873 {
874         int maxobj;
875
876         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
877
878         if (!PageSlab(page)) {
879                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
880                 return 0;
881         }
882
883         maxobj = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
884         if (page->objects > maxobj) {
885                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
886                         s->name, page->objects, maxobj);
887                 return 0;
888         }
889         if (page->inuse > page->objects) {
890                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
891                         s->name, page->inuse, page->objects);
892                 return 0;
893         }
894         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
895         slab_pad_check(s, page);
896         return 1;
897 }
898
899 /*
900  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
901  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
902  */
903 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
904 {
905         int nr = 0;
906         void *fp;
907         void *object = NULL;
908         unsigned long max_objects;
909
910         fp = page->freelist;
911         while (fp && nr <= page->objects) {
912                 if (fp == search)
913                         return 1;
914                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
915                         if (object) {
916                                 object_err(s, page, object,
917                                         "Freechain corrupt");
918                                 set_freepointer(s, object, NULL);
919                                 break;
920                         } else {
921                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
922                                 page->freelist = NULL;
923                                 page->inuse = page->objects;
924                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
925                                 return 0;
926                         }
927                         break;
928                 }
929                 object = fp;
930                 fp = get_freepointer(s, object);
931                 nr++;
932         }
933
934         max_objects = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
935         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
936                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
937
938         if (page->objects != max_objects) {
939                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but "
940                         "should be %d", page->objects, max_objects);
941                 page->objects = max_objects;
942                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
943         }
944         if (page->inuse != page->objects - nr) {
945                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but "
946                         "counted were %d", page->inuse, page->objects - nr);
947                 page->inuse = page->objects - nr;
948                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
949         }
950         return search == NULL;
951 }
952
953 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
954                                                                 int alloc)
955 {
956         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
957                 printk(KERN_INFO "TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
958                         s->name,
959                         alloc ? "alloc" : "free",
960                         object, page->inuse,
961                         page->freelist);
962
963                 if (!alloc)
964                         print_section("Object ", (void *)object, s->objsize);
965
966                 dump_stack();
967         }
968 }
969
970 /*
971  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
972  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
973  */
974 static inline int slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
975 {
976         flags &= gfp_allowed_mask;
977         lockdep_trace_alloc(flags);
978         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
979
980         return should_failslab(s->objsize, flags, s->flags);
981 }
982
983 static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, void *object)
984 {
985         flags &= gfp_allowed_mask;
986         kmemcheck_slab_alloc(s, flags, object, slab_ksize(s));
987         kmemleak_alloc_recursive(object, s->objsize, 1, s->flags, flags);
988 }
989
990 static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x)
991 {
992         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
993
994         /*
995          * Trouble is that we may no longer disable interupts in the fast path
996          * So in order to make the debug calls that expect irqs to be
997          * disabled we need to disable interrupts temporarily.
998          */
999 #if defined(CONFIG_KMEMCHECK) || defined(CONFIG_LOCKDEP)
1000         {
1001                 unsigned long flags;
1002
1003                 local_irq_save(flags);
1004                 kmemcheck_slab_free(s, x, s->objsize);
1005                 debug_check_no_locks_freed(x, s->objsize);
1006                 local_irq_restore(flags);
1007         }
1008 #endif
1009         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
1010                 debug_check_no_obj_freed(x, s->objsize);
1011 }
1012
1013 /*
1014  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
1015  *
1016  * list_lock must be held.
1017  */
1018 static void add_full(struct kmem_cache *s,
1019         struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1020 {
1021         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1022                 return;
1023
1024         list_add(&page->lru, &n->full);
1025 }
1026
1027 /*
1028  * list_lock must be held.
1029  */
1030 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1031 {
1032         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
1033                 return;
1034
1035         list_del(&page->lru);
1036 }
1037
1038 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
1039 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1040 {
1041         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1042
1043         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1044 }
1045
1046 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1047 {
1048         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1049 }
1050
1051 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1052 {
1053         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1054
1055         /*
1056          * May be called early in order to allocate a slab for the
1057          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1058          * dilemma by deferring the increment of the count during
1059          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1060          */
1061         if (n) {
1062                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1063                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1064         }
1065 }
1066 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1067 {
1068         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1069
1070         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1071         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1072 }
1073
1074 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1075 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1076                                                                 void *object)
1077 {
1078         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
1079                 return;
1080
1081         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1082         init_tracking(s, object);
1083 }
1084
1085 static noinline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1086                                         void *object, unsigned long addr)
1087 {
1088         if (!check_slab(s, page))
1089                 goto bad;
1090
1091         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1092                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
1093                 goto bad;
1094         }
1095
1096         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1097                 goto bad;
1098
1099         /* Success perform special debug activities for allocs */
1100         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1101                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
1102         trace(s, page, object, 1);
1103         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1104         return 1;
1105
1106 bad:
1107         if (PageSlab(page)) {
1108                 /*
1109                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1110                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1111                  * as used avoids touching the remaining objects.
1112                  */
1113                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1114                 page->inuse = page->objects;
1115                 page->freelist = NULL;
1116         }
1117         return 0;
1118 }
1119
1120 static noinline int free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1121                  struct page *page, void *object, unsigned long addr)
1122 {
1123         unsigned long flags;
1124         int rc = 0;
1125
1126         local_irq_save(flags);
1127         slab_lock(page);
1128
1129         if (!check_slab(s, page))
1130                 goto fail;
1131
1132         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1133                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1134                 goto fail;
1135         }
1136
1137         if (on_freelist(s, page, object)) {
1138                 object_err(s, page, object, "Object already free");
1139                 goto fail;
1140         }
1141
1142         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1143                 goto out;
1144
1145         if (unlikely(s != page->slab)) {
1146                 if (!PageSlab(page)) {
1147                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) "
1148                                 "outside of slab", object);
1149                 } else if (!page->slab) {
1150                         printk(KERN_ERR
1151                                 "SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1152                                                 object);
1153                         dump_stack();
1154                 } else
1155                         object_err(s, page, object,
1156                                         "page slab pointer corrupt.");
1157                 goto fail;
1158         }
1159
1160         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1161                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
1162         trace(s, page, object, 0);
1163         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1164         rc = 1;
1165 out:
1166         slab_unlock(page);
1167         local_irq_restore(flags);
1168         return rc;
1169
1170 fail:
1171         slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
1172         goto out;
1173 }
1174
1175 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1176 {
1177         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1178         if (*str++ != '=' || !*str)
1179                 /*
1180                  * No options specified. Switch on full debugging.
1181                  */
1182                 goto out;
1183
1184         if (*str == ',')
1185                 /*
1186                  * No options but restriction on slabs. This means full
1187                  * debugging for slabs matching a pattern.
1188                  */
1189                 goto check_slabs;
1190
1191         if (tolower(*str) == 'o') {
1192                 /*
1193                  * Avoid enabling debugging on caches if its minimum order
1194                  * would increase as a result.
1195                  */
1196                 disable_higher_order_debug = 1;
1197                 goto out;
1198         }
1199
1200         slub_debug = 0;
1201         if (*str == '-')
1202                 /*
1203                  * Switch off all debugging measures.
1204                  */
1205                 goto out;
1206
1207         /*
1208          * Determine which debug features should be switched on
1209          */
1210         for (; *str && *str != ','; str++) {
1211                 switch (tolower(*str)) {
1212                 case 'f':
1213                         slub_debug |= SLAB_DEBUG_FREE;
1214                         break;
1215                 case 'z':
1216                         slub_debug |= SLAB_RED_ZONE;
1217                         break;
1218                 case 'p':
1219                         slub_debug |= SLAB_POISON;
1220                         break;
1221                 case 'u':
1222                         slub_debug |= SLAB_STORE_USER;
1223                         break;
1224                 case 't':
1225                         slub_debug |= SLAB_TRACE;
1226                         break;
1227                 case 'a':
1228                         slub_debug |= SLAB_FAILSLAB;
1229                         break;
1230                 default:
1231                         printk(KERN_ERR "slub_debug option '%c' "
1232                                 "unknown. skipped\n", *str);
1233                 }
1234         }
1235
1236 check_slabs:
1237         if (*str == ',')
1238                 slub_debug_slabs = str + 1;
1239 out:
1240         return 1;
1241 }
1242
1243 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1244
1245 static unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1246         unsigned long flags, const char *name,
1247         void (*ctor)(void *))
1248 {
1249         /*
1250          * Enable debugging if selected on the kernel commandline.
1251          */
1252         if (slub_debug && (!slub_debug_slabs ||
1253                 !strncmp(slub_debug_slabs, name, strlen(slub_debug_slabs))))
1254                 flags |= slub_debug;
1255
1256         return flags;
1257 }
1258 #else
1259 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1260                         struct page *page, void *object) {}
1261
1262 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1263         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1264
1265 static inline int free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1266         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1267
1268 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1269                         { return 1; }
1270 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1271                         void *object, u8 val) { return 1; }
1272 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1273                                         struct page *page) {}
1274 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page) {}
1275 static inline unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1276         unsigned long flags, const char *name,
1277         void (*ctor)(void *))
1278 {
1279         return flags;
1280 }
1281 #define slub_debug 0
1282
1283 #define disable_higher_order_debug 0
1284
1285 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1286                                                         { return 0; }
1287 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1288                                                         { return 0; }
1289 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1290                                                         int objects) {}
1291 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1292                                                         int objects) {}
1293
1294 static inline int slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
1295                                                         { return 0; }
1296
1297 static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
1298                 void *object) {}
1299
1300 static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x) {}
1301
1302 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1303
1304 /*
1305  * Slab allocation and freeing
1306  */
1307 static inline struct page *alloc_slab_page(gfp_t flags, int node,
1308                                         struct kmem_cache_order_objects oo)
1309 {
1310         int order = oo_order(oo);
1311
1312         flags |= __GFP_NOTRACK;
1313
1314         if (node == NUMA_NO_NODE)
1315                 return alloc_pages(flags, order);
1316         else
1317                 return alloc_pages_exact_node(node, flags, order);
1318 }
1319
1320 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1321 {
1322         struct page *page;
1323         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1324         gfp_t alloc_gfp;
1325
1326         flags &= gfp_allowed_mask;
1327
1328         if (flags & __GFP_WAIT)
1329                 local_irq_enable();
1330
1331         flags |= s->allocflags;
1332
1333         /*
1334          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1335          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1336          */
1337         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1338
1339         page = alloc_slab_page(alloc_gfp, node, oo);
1340         if (unlikely(!page)) {
1341                 oo = s->min;
1342                 /*
1343                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1344                  * Try a lower order alloc if possible
1345                  */
1346                 page = alloc_slab_page(flags, node, oo);
1347
1348                 if (page)
1349                         stat(s, ORDER_FALLBACK);
1350         }
1351
1352         if (flags & __GFP_WAIT)
1353                 local_irq_disable();
1354
1355         if (!page)
1356                 return NULL;
1357
1358         if (kmemcheck_enabled
1359                 && !(s->flags & (SLAB_NOTRACK | DEBUG_DEFAULT_FLAGS))) {
1360                 int pages = 1 << oo_order(oo);
1361
1362                 kmemcheck_alloc_shadow(page, oo_order(oo), flags, node);
1363
1364                 /*
1365                  * Objects from caches that have a constructor don't get
1366                  * cleared when they're allocated, so we need to do it here.
1367                  */
1368                 if (s->ctor)
1369                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, pages);
1370                 else
1371                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, pages);
1372         }
1373
1374         page->objects = oo_objects(oo);
1375         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1376                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1377                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1378                 1 << oo_order(oo));
1379
1380         return page;
1381 }
1382
1383 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1384                                 void *object)
1385 {
1386         setup_object_debug(s, page, object);
1387         if (unlikely(s->ctor))
1388                 s->ctor(object);
1389 }
1390
1391 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1392 {
1393         struct page *page;
1394         void *start;
1395         void *last;
1396         void *p;
1397
1398         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
1399
1400         page = allocate_slab(s,
1401                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1402         if (!page)
1403                 goto out;
1404
1405         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1406         page->slab = s;
1407         page->flags |= 1 << PG_slab;
1408
1409         start = page_address(page);
1410
1411         if (unlikely(s->flags & SLAB_POISON))
1412                 memset(start, POISON_INUSE, PAGE_SIZE << compound_order(page));
1413
1414         last = start;
1415         for_each_object(p, s, start, page->objects) {
1416                 setup_object(s, page, last);
1417                 set_freepointer(s, last, p);
1418                 last = p;
1419         }
1420         setup_object(s, page, last);
1421         set_freepointer(s, last, NULL);
1422
1423         page->freelist = start;
1424         page->inuse = 0;
1425         page->frozen = 1;
1426 out:
1427         return page;
1428 }
1429
1430 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1431 {
1432         int order = compound_order(page);
1433         int pages = 1 << order;
1434
1435         if (kmem_cache_debug(s)) {
1436                 void *p;
1437
1438                 slab_pad_check(s, page);
1439                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1440                                                 page->objects)
1441                         check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE);
1442         }
1443
1444         kmemcheck_free_shadow(page, compound_order(page));
1445
1446         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1447                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1448                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1449                 -pages);
1450
1451         __ClearPageSlab(page);
1452         reset_page_mapcount(page);
1453         if (current->reclaim_state)
1454                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1455         __free_pages(page, order);
1456 }
1457
1458 #define need_reserve_slab_rcu                                           \
1459         (sizeof(((struct page *)NULL)->lru) < sizeof(struct rcu_head))
1460
1461 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1462 {
1463         struct page *page;
1464
1465         if (need_reserve_slab_rcu)
1466                 page = virt_to_head_page(h);
1467         else
1468                 page = container_of((struct list_head *)h, struct page, lru);
1469
1470         __free_slab(page->slab, page);
1471 }
1472
1473 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1474 {
1475         if (unlikely(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1476                 struct rcu_head *head;
1477
1478                 if (need_reserve_slab_rcu) {
1479                         int order = compound_order(page);
1480                         int offset = (PAGE_SIZE << order) - s->reserved;
1481
1482                         VM_BUG_ON(s->reserved != sizeof(*head));
1483                         head = page_address(page) + offset;
1484                 } else {
1485                         /*
1486                          * RCU free overloads the RCU head over the LRU
1487                          */
1488                         head = (void *)&page->lru;
1489                 }
1490
1491                 call_rcu(head, rcu_free_slab);
1492         } else
1493                 __free_slab(s, page);
1494 }
1495
1496 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1497 {
1498         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1499         free_slab(s, page);
1500 }
1501
1502 /*
1503  * Management of partially allocated slabs.
1504  *
1505  * list_lock must be held.
1506  */
1507 static inline void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1508                                 struct page *page, int tail)
1509 {
1510         n->nr_partial++;
1511         if (tail == DEACTIVATE_TO_TAIL)
1512                 list_add_tail(&page->lru, &n->partial);
1513         else
1514                 list_add(&page->lru, &n->partial);
1515 }
1516
1517 /*
1518  * list_lock must be held.
1519  */
1520 static inline void remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
1521                                         struct page *page)
1522 {
1523         list_del(&page->lru);
1524         n->nr_partial--;
1525 }
1526
1527 /*
1528  * Lock slab, remove from the partial list and put the object into the
1529  * per cpu freelist.
1530  *
1531  * Must hold list_lock.
1532  */
1533 static inline int acquire_slab(struct kmem_cache *s,
1534                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1535 {
1536         void *freelist;
1537         unsigned long counters;
1538         struct page new;
1539
1540         /*
1541          * Zap the freelist and set the frozen bit.
1542          * The old freelist is the list of objects for the
1543          * per cpu allocation list.
1544          */
1545         do {
1546                 freelist = page->freelist;
1547                 counters = page->counters;
1548                 new.counters = counters;
1549                 new.inuse = page->objects;
1550
1551                 VM_BUG_ON(new.frozen);
1552                 new.frozen = 1;
1553
1554         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1555                         freelist, counters,
1556                         NULL, new.counters,
1557                         "lock and freeze"));
1558
1559         remove_partial(n, page);
1560
1561         if (freelist) {
1562                 /* Populate the per cpu freelist */
1563                 this_cpu_write(s->cpu_slab->freelist, freelist);
1564                 this_cpu_write(s->cpu_slab->page, page);
1565                 this_cpu_write(s->cpu_slab->node, page_to_nid(page));
1566                 return 1;
1567         } else {
1568                 /*
1569                  * Slab page came from the wrong list. No object to allocate
1570                  * from. Put it onto the correct list and continue partial
1571                  * scan.
1572                  */
1573                 printk(KERN_ERR "SLUB: %s : Page without available objects on"
1574                         " partial list\n", s->name);
1575                 return 0;
1576         }
1577 }
1578
1579 /*
1580  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1581  */
1582 static struct page *get_partial_node(struct kmem_cache *s,
1583                                         struct kmem_cache_node *n)
1584 {
1585         struct page *page;
1586
1587         /*
1588          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1589          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1590          * partial slab and there is none available then get_partials()
1591          * will return NULL.
1592          */
1593         if (!n || !n->nr_partial)
1594                 return NULL;
1595
1596         spin_lock(&n->list_lock);
1597         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
1598                 if (acquire_slab(s, n, page))
1599                         goto out;
1600         page = NULL;
1601 out:
1602         spin_unlock(&n->list_lock);
1603         return page;
1604 }
1605
1606 /*
1607  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1608  */
1609 static struct page *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
1610 {
1611 #ifdef CONFIG_NUMA
1612         struct zonelist *zonelist;
1613         struct zoneref *z;
1614         struct zone *zone;
1615         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1616         struct page *page;
1617
1618         /*
1619          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1620          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1621          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1622          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1623          *
1624          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1625          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1626          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1627          * from other nodes and filled up.
1628          *
1629          * If /sys/kernel/slab/xx/defrag_ratio is set to 100 (which makes
1630          * defrag_ratio = 1000) then every (well almost) allocation will
1631          * first attempt to defrag slab caches on other nodes. This means
1632          * scanning over all nodes to look for partial slabs which may be
1633          * expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1634          * with available objects.
1635          */
1636         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1637                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1638                 return NULL;
1639
1640         get_mems_allowed();
1641         zonelist = node_zonelist(slab_node(current->mempolicy), flags);
1642         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1643                 struct kmem_cache_node *n;
1644
1645                 n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1646
1647                 if (n && cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
1648                                 n->nr_partial > s->min_partial) {
1649                         page = get_partial_node(s, n);
1650                         if (page) {
1651                                 put_mems_allowed();
1652                                 return page;
1653                         }
1654                 }
1655         }
1656         put_mems_allowed();
1657 #endif
1658         return NULL;
1659 }
1660
1661 /*
1662  * Get a partial page, lock it and return it.
1663  */
1664 static struct page *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1665 {
1666         struct page *page;
1667         int searchnode = (node == NUMA_NO_NODE) ? numa_node_id() : node;
1668
1669         page = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode));
1670         if (page || node != NUMA_NO_NODE)
1671                 return page;
1672
1673         return get_any_partial(s, flags);
1674 }
1675
1676 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1677 /*
1678  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguiation
1679  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
1680  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
1681  */
1682 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
1683 #else
1684 /*
1685  * No preemption supported therefore also no need to check for
1686  * different cpus.
1687  */
1688 #define TID_STEP 1
1689 #endif
1690
1691 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
1692 {
1693         return tid + TID_STEP;
1694 }
1695
1696 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
1697 {
1698         return tid % TID_STEP;
1699 }
1700
1701 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
1702 {
1703         return tid / TID_STEP;
1704 }
1705
1706 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
1707 {
1708         return cpu;
1709 }
1710
1711 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
1712                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
1713 {
1714 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
1715         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
1716
1717         printk(KERN_INFO "%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
1718
1719 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1720         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
1721                 printk("due to cpu change %d -> %d\n",
1722                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
1723         else
1724 #endif
1725         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
1726                 printk("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
1727                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
1728         else
1729                 printk("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
1730                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
1731 #endif
1732         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
1733 }
1734
1735 void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
1736 {
1737         int cpu;
1738
1739         for_each_possible_cpu(cpu)
1740                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->tid = init_tid(cpu);
1741 }
1742 /*
1743  * Remove the cpu slab
1744  */
1745
1746 /*
1747  * Remove the cpu slab
1748  */
1749 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1750 {
1751         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FULL, M_FREE };
1752         struct page *page = c->page;
1753         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1754         int lock = 0;
1755         enum slab_modes l = M_NONE, m = M_NONE;
1756         void *freelist;
1757         void *nextfree;
1758         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
1759         struct page new;
1760         struct page old;
1761
1762         if (page->freelist) {
1763                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
1764                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
1765         }
1766
1767         c->tid = next_tid(c->tid);
1768         c->page = NULL;
1769         freelist = c->freelist;
1770         c->freelist = NULL;
1771
1772         /*
1773          * Stage one: Free all available per cpu objects back
1774          * to the page freelist while it is still frozen. Leave the
1775          * last one.
1776          *
1777          * There is no need to take the list->lock because the page
1778          * is still frozen.
1779          */
1780         while (freelist && (nextfree = get_freepointer(s, freelist))) {
1781                 void *prior;
1782                 unsigned long counters;
1783
1784                 do {
1785                         prior = page->freelist;
1786                         counters = page->counters;
1787                         set_freepointer(s, freelist, prior);
1788                         new.counters = counters;
1789                         new.inuse--;
1790                         VM_BUG_ON(!new.frozen);
1791
1792                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1793                         prior, counters,
1794                         freelist, new.counters,
1795                         "drain percpu freelist"));
1796
1797                 freelist = nextfree;
1798         }
1799
1800         /*
1801          * Stage two: Ensure that the page is unfrozen while the
1802          * list presence reflects the actual number of objects
1803          * during unfreeze.
1804          *
1805          * We setup the list membership and then perform a cmpxchg
1806          * with the count. If there is a mismatch then the page
1807          * is not unfrozen but the page is on the wrong list.
1808          *
1809          * Then we restart the process which may have to remove
1810          * the page from the list that we just put it on again
1811          * because the number of objects in the slab may have
1812          * changed.
1813          */
1814 redo:
1815
1816         old.freelist = page->freelist;
1817         old.counters = page->counters;
1818         VM_BUG_ON(!old.frozen);
1819
1820         /* Determine target state of the slab */
1821         new.counters = old.counters;
1822         if (freelist) {
1823                 new.inuse--;
1824                 set_freepointer(s, freelist, old.freelist);
1825                 new.freelist = freelist;
1826         } else
1827                 new.freelist = old.freelist;
1828
1829         new.frozen = 0;
1830
1831         if (!new.inuse && n->nr_partial > s->min_partial)
1832                 m = M_FREE;
1833         else if (new.freelist) {
1834                 m = M_PARTIAL;
1835                 if (!lock) {
1836                         lock = 1;
1837                         /*
1838                          * Taking the spinlock removes the possiblity
1839                          * that acquire_slab() will see a slab page that
1840                          * is frozen
1841                          */
1842                         spin_lock(&n->list_lock);
1843                 }
1844         } else {
1845                 m = M_FULL;
1846                 if (kmem_cache_debug(s) && !lock) {
1847                         lock = 1;
1848                         /*
1849                          * This also ensures that the scanning of full
1850                          * slabs from diagnostic functions will not see
1851                          * any frozen slabs.
1852                          */
1853                         spin_lock(&n->list_lock);
1854                 }
1855         }
1856
1857         if (l != m) {
1858
1859                 if (l == M_PARTIAL)
1860
1861                         remove_partial(n, page);
1862
1863                 else if (l == M_FULL)
1864
1865                         remove_full(s, page);
1866
1867                 if (m == M_PARTIAL) {
1868
1869                         add_partial(n, page, tail);
1870                         stat(s, tail);
1871
1872                 } else if (m == M_FULL) {
1873
1874                         stat(s, DEACTIVATE_FULL);
1875                         add_full(s, n, page);
1876
1877                 }
1878         }
1879
1880         l = m;
1881         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1882                                 old.freelist, old.counters,
1883                                 new.freelist, new.counters,
1884                                 "unfreezing slab"))
1885                 goto redo;
1886
1887         if (lock)
1888                 spin_unlock(&n->list_lock);
1889
1890         if (m == M_FREE) {
1891                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
1892                 discard_slab(s, page);
1893                 stat(s, FREE_SLAB);
1894         }
1895 }
1896
1897 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1898 {
1899         stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
1900         deactivate_slab(s, c);
1901 }
1902
1903 /*
1904  * Flush cpu slab.
1905  *
1906  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
1907  */
1908 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
1909 {
1910         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
1911
1912         if (likely(c && c->page))
1913                 flush_slab(s, c);
1914 }
1915
1916 static void flush_cpu_slab(void *d)
1917 {
1918         struct kmem_cache *s = d;
1919
1920         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1921 }
1922
1923 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
1924 {
1925         on_each_cpu(flush_cpu_slab, s, 1);
1926 }
1927
1928 /*
1929  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
1930  * locality expectations.
1931  */
1932 static inline int node_match(struct kmem_cache_cpu *c, int node)
1933 {
1934 #ifdef CONFIG_NUMA
1935         if (node != NUMA_NO_NODE && c->node != node)
1936                 return 0;
1937 #endif
1938         return 1;
1939 }
1940
1941 static int count_free(struct page *page)
1942 {
1943         return page->objects - page->inuse;
1944 }
1945
1946 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
1947                                         int (*get_count)(struct page *))
1948 {
1949         unsigned long flags;
1950         unsigned long x = 0;
1951         struct page *page;
1952
1953         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1954         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
1955                 x += get_count(page);
1956         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1957         return x;
1958 }
1959
1960 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
1961 {
1962 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
1963         return atomic_long_read(&n->total_objects);
1964 #else
1965         return 0;
1966 #endif
1967 }
1968
1969 static noinline void
1970 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
1971 {
1972         int node;
1973
1974         printk(KERN_WARNING
1975                 "SLUB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
1976                 nid, gfpflags);
1977         printk(KERN_WARNING "  cache: %s, object size: %d, buffer size: %d, "
1978                 "default order: %d, min order: %d\n", s->name, s->objsize,
1979                 s->size, oo_order(s->oo), oo_order(s->min));
1980
1981         if (oo_order(s->min) > get_order(s->objsize))
1982                 printk(KERN_WARNING "  %s debugging increased min order, use "
1983                        "slub_debug=O to disable.\n", s->name);
1984
1985         for_each_online_node(node) {
1986                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1987                 unsigned long nr_slabs;
1988                 unsigned long nr_objs;
1989                 unsigned long nr_free;
1990
1991                 if (!n)
1992                         continue;
1993
1994                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
1995                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
1996                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
1997
1998                 printk(KERN_WARNING
1999                         "  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
2000                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
2001         }
2002 }
2003
2004 /*
2005  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
2006  * debugging duties.
2007  *
2008  * Interrupts are disabled.
2009  *
2010  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
2011  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
2012  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
2013  *
2014  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
2015  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
2016  * rest of the freelist to the lockless freelist.
2017  *
2018  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
2019  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
2020  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
2021  */
2022 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2023                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2024 {
2025         void **object;
2026         struct page *page;
2027         unsigned long flags;
2028         struct page new;
2029         unsigned long counters;
2030
2031         local_irq_save(flags);
2032 #ifdef CONFIG_PREEMPT
2033         /*
2034          * We may have been preempted and rescheduled on a different
2035          * cpu before disabling interrupts. Need to reload cpu area
2036          * pointer.
2037          */
2038         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2039 #endif
2040
2041         /* We handle __GFP_ZERO in the caller */
2042         gfpflags &= ~__GFP_ZERO;
2043
2044         page = c->page;
2045         if (!page)
2046                 goto new_slab;
2047
2048         if (unlikely(!node_match(c, node))) {
2049                 stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
2050                 deactivate_slab(s, c);
2051                 goto new_slab;
2052         }
2053
2054         stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
2055
2056         do {
2057                 object = page->freelist;
2058                 counters = page->counters;
2059                 new.counters = counters;
2060                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
2061
2062                 /*
2063                  * If there is no object left then we use this loop to
2064                  * deactivate the slab which is simple since no objects
2065                  * are left in the slab and therefore we do not need to
2066                  * put the page back onto the partial list.
2067                  *
2068                  * If there are objects left then we retrieve them
2069                  * and use them to refill the per cpu queue.
2070                 */
2071
2072                 new.inuse = page->objects;
2073                 new.frozen = object != NULL;
2074
2075         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2076                         object, counters,
2077                         NULL, new.counters,
2078                         "__slab_alloc"));
2079
2080         if (unlikely(!object)) {
2081                 c->page = NULL;
2082                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
2083                 goto new_slab;
2084         }
2085
2086         stat(s, ALLOC_REFILL);
2087
2088 load_freelist:
2089         VM_BUG_ON(!page->frozen);
2090         c->freelist = get_freepointer(s, object);
2091         c->tid = next_tid(c->tid);
2092         local_irq_restore(flags);
2093         return object;
2094
2095 new_slab:
2096         page = get_partial(s, gfpflags, node);
2097         if (page) {
2098                 stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
2099                 object = c->freelist;
2100
2101                 if (kmem_cache_debug(s))
2102                         goto debug;
2103                 goto load_freelist;
2104         }
2105
2106         page = new_slab(s, gfpflags, node);
2107
2108         if (page) {
2109                 c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2110                 if (c->page)
2111                         flush_slab(s, c);
2112
2113                 /*
2114                  * No other reference to the page yet so we can
2115                  * muck around with it freely without cmpxchg
2116                  */
2117                 object = page->freelist;
2118                 page->freelist = NULL;
2119                 page->inuse = page->objects;
2120
2121                 stat(s, ALLOC_SLAB);
2122                 c->node = page_to_nid(page);
2123                 c->page = page;
2124
2125                 if (kmem_cache_debug(s))
2126                         goto debug;
2127                 goto load_freelist;
2128         }
2129         if (!(gfpflags & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
2130                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
2131         local_irq_restore(flags);
2132         return NULL;
2133
2134 debug:
2135         if (!object || !alloc_debug_processing(s, page, object, addr))
2136                 goto new_slab;
2137
2138         c->freelist = get_freepointer(s, object);
2139         deactivate_slab(s, c);
2140         c->page = NULL;
2141         c->node = NUMA_NO_NODE;
2142         local_irq_restore(flags);
2143         return object;
2144 }
2145
2146 /*
2147  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
2148  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
2149  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
2150  *
2151  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
2152  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
2153  *
2154  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
2155  */
2156 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
2157                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
2158 {
2159         void **object;
2160         struct kmem_cache_cpu *c;
2161         unsigned long tid;
2162
2163         if (slab_pre_alloc_hook(s, gfpflags))
2164                 return NULL;
2165
2166 redo:
2167
2168         /*
2169          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
2170          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
2171          * reading from one cpu area. That does not matter as long
2172          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
2173          */
2174         c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2175
2176         /*
2177          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
2178          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
2179          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
2180          * linked list in between.
2181          */
2182         tid = c->tid;
2183         barrier();
2184
2185         object = c->freelist;
2186         if (unlikely(!object || !node_match(c, node)))
2187
2188                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
2189
2190         else {
2191                 /*
2192                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
2193                  * operation and if we are on the right processor.
2194                  *
2195                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock semantics!)
2196                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
2197                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
2198                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
2199                  *
2200                  * Since this is without lock semantics the protection is only against
2201                  * code executing on this cpu *not* from access by other cpus.
2202                  */
2203                 if (unlikely(!irqsafe_cpu_cmpxchg_double(
2204                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2205                                 object, tid,
2206                                 get_freepointer_safe(s, object), next_tid(tid)))) {
2207
2208                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
2209                         goto redo;
2210                 }
2211                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
2212         }
2213
2214         if (unlikely(gfpflags & __GFP_ZERO) && object)
2215                 memset(object, 0, s->objsize);
2216
2217         slab_post_alloc_hook(s, gfpflags, object);
2218
2219         return object;
2220 }
2221
2222 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2223 {
2224         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, _RET_IP_);
2225
2226         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->objsize, s->size, gfpflags);
2227
2228         return ret;
2229 }
2230 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
2231
2232 #ifdef CONFIG_TRACING
2233 void *kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, size_t size)
2234 {
2235         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, _RET_IP_);
2236         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, gfpflags);
2237         return ret;
2238 }
2239 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
2240
2241 void *kmalloc_order_trace(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
2242 {
2243         void *ret = kmalloc_order(size, flags, order);
2244         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, PAGE_SIZE << order, flags);
2245         return ret;
2246 }
2247 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order_trace);
2248 #endif
2249
2250 #ifdef CONFIG_NUMA
2251 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
2252 {
2253         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2254
2255         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
2256                                     s->objsize, s->size, gfpflags, node);
2257
2258         return ret;
2259 }
2260 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
2261
2262 #ifdef CONFIG_TRACING
2263 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *s,
2264                                     gfp_t gfpflags,
2265                                     int node, size_t size)
2266 {
2267         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2268
2269         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2270                            size, s->size, gfpflags, node);
2271         return ret;
2272 }
2273 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
2274 #endif
2275 #endif
2276
2277 /*
2278  * Slow patch handling. This may still be called frequently since objects
2279  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
2280  *
2281  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
2282  * lock and free the item. If there is no additional partial page
2283  * handling required then we can return immediately.
2284  */
2285 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2286                         void *x, unsigned long addr)
2287 {
2288         void *prior;
2289         void **object = (void *)x;
2290         int was_frozen;
2291         int inuse;
2292         struct page new;
2293         unsigned long counters;
2294         struct kmem_cache_node *n = NULL;
2295         unsigned long uninitialized_var(flags);
2296
2297         stat(s, FREE_SLOWPATH);
2298
2299         if (kmem_cache_debug(s) && !free_debug_processing(s, page, x, addr))
2300                 return;
2301
2302         do {
2303                 prior = page->freelist;
2304                 counters = page->counters;
2305                 set_freepointer(s, object, prior);
2306                 new.counters = counters;
2307                 was_frozen = new.frozen;
2308                 new.inuse--;
2309                 if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen && !n) {
2310                         n = get_node(s, page_to_nid(page));
2311                         /*
2312                          * Speculatively acquire the list_lock.
2313                          * If the cmpxchg does not succeed then we may
2314                          * drop the list_lock without any processing.
2315                          *
2316                          * Otherwise the list_lock will synchronize with
2317                          * other processors updating the list of slabs.
2318                          */
2319                         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2320                 }
2321                 inuse = new.inuse;
2322
2323         } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
2324                 prior, counters,
2325                 object, new.counters,
2326                 "__slab_free"));
2327
2328         if (likely(!n)) {
2329                 /*
2330                  * The list lock was not taken therefore no list
2331                  * activity can be necessary.
2332                  */
2333                 if (was_frozen)
2334                         stat(s, FREE_FROZEN);
2335                 return;
2336         }
2337
2338         /*
2339          * was_frozen may have been set after we acquired the list_lock in
2340          * an earlier loop. So we need to check it here again.
2341          */
2342         if (was_frozen)
2343                 stat(s, FREE_FROZEN);
2344         else {
2345                 if (unlikely(!inuse && n->nr_partial > s->min_partial))
2346                         goto slab_empty;
2347
2348                 /*
2349                  * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
2350                  * then add it.
2351                  */
2352                 if (unlikely(!prior)) {
2353                         remove_full(s, page);
2354                         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2355                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2356                 }
2357         }
2358         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2359         return;
2360
2361 slab_empty:
2362         if (prior) {
2363                 /*
2364                  * Slab on the partial list.
2365                  */
2366                 remove_partial(n, page);
2367                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
2368         } else
2369                 /* Slab must be on the full list */
2370                 remove_full(s, page);
2371
2372         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2373         stat(s, FREE_SLAB);
2374         discard_slab(s, page);
2375 }
2376
2377 /*
2378  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
2379  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
2380  *
2381  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
2382  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
2383  * the item before.
2384  *
2385  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
2386  * with all sorts of special processing.
2387  */
2388 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s,
2389                         struct page *page, void *x, unsigned long addr)
2390 {
2391         void **object = (void *)x;
2392         struct kmem_cache_cpu *c;
2393         unsigned long tid;
2394
2395         slab_free_hook(s, x);
2396
2397 redo:
2398
2399         /*
2400          * Determine the currently cpus per cpu slab.
2401          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
2402          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
2403          * during the cmpxchg then the free will succedd.
2404          */
2405         c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2406
2407         tid = c->tid;
2408         barrier();
2409
2410         if (likely(page == c->page)) {
2411                 set_freepointer(s, object, c->freelist);
2412
2413                 if (unlikely(!irqsafe_cpu_cmpxchg_double(
2414                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2415                                 c->freelist, tid,
2416                                 object, next_tid(tid)))) {
2417
2418                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
2419                         goto redo;
2420                 }
2421                 stat(s, FREE_FASTPATH);
2422         } else
2423                 __slab_free(s, page, x, addr);
2424
2425 }
2426
2427 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
2428 {
2429         struct page *page;
2430
2431         page = virt_to_head_page(x);
2432
2433         slab_free(s, page, x, _RET_IP_);
2434
2435         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
2436 }
2437 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
2438
2439 /*
2440  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
2441  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
2442  * get the required alignment by putting one properly sized object after
2443  * another.
2444  *
2445  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
2446  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
2447  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
2448  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
2449  * locking overhead.
2450  */
2451
2452 /*
2453  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
2454  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
2455  * and increases the number of allocations possible without having to
2456  * take the list_lock.
2457  */
2458 static int slub_min_order;
2459 static int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
2460 static int slub_min_objects;
2461
2462 /*
2463  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
2464  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
2465  */
2466 static int slub_nomerge;
2467
2468 /*
2469  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
2470  *
2471  * The order of allocation has significant impact on performance and other
2472  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
2473  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
2474  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
2475  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
2476  * would be wasted.
2477  *
2478  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
2479  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
2480  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
2481  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
2482  *
2483  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
2484  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
2485  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
2486  * of space in favor of a small page order.
2487  *
2488  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
2489  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
2490  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
2491  * the smallest order which will fit the object.
2492  */
2493 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
2494                                 int max_order, int fract_leftover, int reserved)
2495 {
2496         int order;
2497         int rem;
2498         int min_order = slub_min_order;
2499
2500         if (order_objects(min_order, size, reserved) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
2501                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
2502
2503         for (order = max(min_order,
2504                                 fls(min_objects * size - 1) - PAGE_SHIFT);
2505                         order <= max_order; order++) {
2506
2507                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
2508
2509                 if (slab_size < min_objects * size + reserved)
2510                         continue;
2511
2512                 rem = (slab_size - reserved) % size;
2513
2514                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
2515                         break;
2516
2517         }
2518
2519         return order;
2520 }
2521
2522 static inline int calculate_order(int size, int reserved)
2523 {
2524         int order;
2525         int min_objects;
2526         int fraction;
2527         int max_objects;
2528
2529         /*
2530          * Attempt to find best configuration for a slab. This
2531          * works by first attempting to generate a layout with
2532          * the best configuration and backing off gradually.
2533          *
2534          * First we reduce the acceptable waste in a slab. Then
2535          * we reduce the minimum objects required in a slab.
2536          */
2537         min_objects = slub_min_objects;
2538         if (!min_objects)
2539                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
2540         max_objects = order_objects(slub_max_order, size, reserved);
2541         min_objects = min(min_objects, max_objects);
2542
2543         while (min_objects > 1) {
2544                 fraction = 16;
2545                 while (fraction >= 4) {
2546                         order = slab_order(size, min_objects,
2547                                         slub_max_order, fraction, reserved);
2548                         if (order <= slub_max_order)
2549                                 return order;
2550                         fraction /= 2;
2551                 }
2552                 min_objects--;
2553         }
2554
2555         /*
2556          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
2557          * lets see if we can place a single object there.
2558          */
2559         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1, reserved);
2560         if (order <= slub_max_order)
2561                 return order;
2562
2563         /*
2564          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
2565          */
2566         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1, reserved);
2567         if (order < MAX_ORDER)
2568                 return order;
2569         return -ENOSYS;
2570 }
2571
2572 /*
2573  * Figure out what the alignment of the objects will be.
2574  */
2575 static unsigned long calculate_alignment(unsigned long flags,
2576                 unsigned long align, unsigned long size)
2577 {
2578         /*
2579          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
2580          * suggestion if the object is sufficiently large.
2581          *
2582          * The hardware cache alignment cannot override the specified
2583          * alignment though. If that is greater then use it.
2584          */
2585         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2586                 unsigned long ralign = cache_line_size();
2587                 while (size <= ralign / 2)
2588                         ralign /= 2;
2589                 align = max(align, ralign);
2590         }
2591
2592         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
2593                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2594
2595         return ALIGN(align, sizeof(void *));
2596 }
2597
2598 static void
2599 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n, struct kmem_cache *s)
2600 {
2601         n->nr_partial = 0;
2602         spin_lock_init(&n->list_lock);
2603         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
2604 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2605         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
2606         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
2607         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
2608 #endif
2609 }
2610
2611 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2612 {
2613         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
2614                         SLUB_PAGE_SHIFT * sizeof(struct kmem_cache_cpu));
2615
2616         /*
2617          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
2618          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
2619          */
2620         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
2621                                      2 * sizeof(void *));
2622
2623         if (!s->cpu_slab)
2624                 return 0;
2625
2626         init_kmem_cache_cpus(s);
2627
2628         return 1;
2629 }
2630
2631 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
2632
2633 /*
2634  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
2635  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
2636  * possible.
2637  *
2638  * Note that this function only works on the kmalloc_node_cache
2639  * when allocating for the kmalloc_node_cache. This is used for bootstrapping
2640  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
2641  */
2642 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
2643 {
2644         struct page *page;
2645         struct kmem_cache_node *n;
2646
2647         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
2648
2649         page = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
2650
2651         BUG_ON(!page);
2652         if (page_to_nid(page) != node) {
2653                 printk(KERN_ERR "SLUB: Unable to allocate memory from "
2654                                 "node %d\n", node);
2655                 printk(KERN_ERR "SLUB: Allocating a useless per node structure "
2656                                 "in order to be able to continue\n");
2657         }
2658
2659         n = page->freelist;
2660         BUG_ON(!n);
2661         page->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
2662         page->inuse++;
2663         page->frozen = 0;
2664         kmem_cache_node->node[node] = n;
2665 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2666         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
2667         init_tracking(kmem_cache_node, n);
2668 #endif
2669         init_kmem_cache_node(n, kmem_cache_node);
2670         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, page->objects);
2671
2672         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_HEAD);
2673 }
2674
2675 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2676 {
2677         int node;
2678
2679         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2680                 struct kmem_cache_node *n = s->node[node];
2681
2682                 if (n)
2683                         kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
2684
2685                 s->node[node] = NULL;
2686         }
2687 }
2688
2689 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2690 {
2691         int node;
2692
2693         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2694                 struct kmem_cache_node *n;
2695
2696                 if (slab_state == DOWN) {
2697                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
2698                         continue;
2699                 }
2700                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
2701                                                 GFP_KERNEL, node);
2702
2703                 if (!n) {
2704                         free_kmem_cache_nodes(s);
2705                         return 0;
2706                 }
2707
2708                 s->node[node] = n;
2709                 init_kmem_cache_node(n, s);
2710         }
2711         return 1;
2712 }
2713
2714 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
2715 {
2716         if (min < MIN_PARTIAL)
2717                 min = MIN_PARTIAL;
2718         else if (min > MAX_PARTIAL)
2719                 min = MAX_PARTIAL;
2720         s->min_partial = min;
2721 }
2722
2723 /*
2724  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
2725  * a slab object.
2726  */
2727 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
2728 {
2729         unsigned long flags = s->flags;
2730         unsigned long size = s->objsize;
2731         unsigned long align = s->align;
2732         int order;
2733
2734         /*
2735          * Round up object size to the next word boundary. We can only
2736          * place the free pointer at word boundaries and this determines
2737          * the possible location of the free pointer.
2738          */
2739         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
2740
2741 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2742         /*
2743          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
2744          * the slab may touch the object after free or before allocation
2745          * then we should never poison the object itself.
2746          */
2747         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) &&
2748                         !s->ctor)
2749                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
2750         else
2751                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
2752
2753
2754         /*
2755          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
2756          * end of the object and the free pointer. If not then add an
2757          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
2758          */
2759         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->objsize)
2760                 size += sizeof(void *);
2761 #endif
2762
2763         /*
2764          * With that we have determined the number of bytes in actual use
2765          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
2766          */
2767         s->inuse = size;
2768
2769         if (((flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
2770                 s->ctor)) {
2771                 /*
2772                  * Relocate free pointer after the object if it is not
2773                  * permitted to overwrite the first word of the object on
2774                  * kmem_cache_free.
2775                  *
2776                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
2777                  * destructor or are poisoning the objects.
2778                  */
2779                 s->offset = size;
2780                 size += sizeof(void *);
2781         }
2782
2783 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2784         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2785                 /*
2786                  * Need to store information about allocs and frees after
2787                  * the object.
2788                  */
2789                 size += 2 * sizeof(struct track);
2790
2791         if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2792                 /*
2793                  * Add some empty padding so that we can catch
2794                  * overwrites from earlier objects rather than let
2795                  * tracking information or the free pointer be
2796                  * corrupted if a user writes before the start
2797                  * of the object.
2798                  */
2799                 size += sizeof(void *);
2800 #endif
2801
2802         /*
2803          * Determine the alignment based on various parameters that the
2804          * user specified and the dynamic determination of cache line size
2805          * on bootup.
2806          */
2807         align = calculate_alignment(flags, align, s->objsize);
2808         s->align = align;
2809
2810         /*
2811          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
2812          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
2813          * each object to conform to the alignment.
2814          */
2815         size = ALIGN(size, align);
2816         s->size = size;
2817         if (forced_order >= 0)
2818                 order = forced_order;
2819         else
2820                 order = calculate_order(size, s->reserved);
2821
2822         if (order < 0)
2823                 return 0;
2824
2825         s->allocflags = 0;
2826         if (order)
2827                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
2828
2829         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
2830                 s->allocflags |= SLUB_DMA;
2831
2832         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2833                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2834
2835         /*
2836          * Determine the number of objects per slab
2837          */
2838         s->oo = oo_make(order, size, s->reserved);
2839         s->min = oo_make(get_order(size), size, s->reserved);
2840         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
2841                 s->max = s->oo;
2842
2843         return !!oo_objects(s->oo);
2844
2845 }
2846
2847 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s,
2848                 const char *name, size_t size,
2849                 size_t align, unsigned long flags,
2850                 void (*ctor)(void *))
2851 {
2852         memset(s, 0, kmem_size);
2853         s->name = name;
2854         s->ctor = ctor;
2855         s->objsize = size;
2856         s->align = align;
2857         s->flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, ctor);
2858         s->reserved = 0;
2859
2860         if (need_reserve_slab_rcu && (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2861                 s->reserved = sizeof(struct rcu_head);
2862
2863         if (!calculate_sizes(s, -1))
2864                 goto error;
2865         if (disable_higher_order_debug) {
2866                 /*
2867                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
2868                  * order increased.
2869                  */
2870                 if (get_order(s->size) > get_order(s->objsize)) {
2871                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
2872                         s->offset = 0;
2873                         if (!calculate_sizes(s, -1))
2874                                 goto error;
2875                 }
2876         }
2877
2878 #ifdef CONFIG_CMPXCHG_DOUBLE
2879         if (system_has_cmpxchg_double() && (s->flags & SLAB_DEBUG_FLAGS) == 0)
2880                 /* Enable fast mode */
2881                 s->flags |= __CMPXCHG_DOUBLE;
2882 #endif
2883
2884         /*
2885          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
2886          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
2887          */
2888         set_min_partial(s, ilog2(s->size));
2889         s->refcount = 1;
2890 #ifdef CONFIG_NUMA
2891         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
2892 #endif
2893         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
2894                 goto error;
2895
2896         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
2897                 return 1;
2898
2899         free_kmem_cache_nodes(s);
2900 error:
2901         if (flags & SLAB_PANIC)
2902                 panic("Cannot create slab %s size=%lu realsize=%u "
2903                         "order=%u offset=%u flags=%lx\n",
2904                         s->name, (unsigned long)size, s->size, oo_order(s->oo),
2905                         s->offset, flags);
2906         return 0;
2907 }
2908
2909 /*
2910  * Determine the size of a slab object
2911  */
2912 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
2913 {
2914         return s->objsize;
2915 }
2916 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
2917
2918 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2919                                                         const char *text)
2920 {
2921 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2922         void *addr = page_address(page);
2923         void *p;
2924         unsigned long *map = kzalloc(BITS_TO_LONGS(page->objects) *
2925                                      sizeof(long), GFP_ATOMIC);
2926         if (!map)
2927                 return;
2928         slab_err(s, page, "%s", text);
2929         slab_lock(page);
2930
2931         get_map(s, page, map);
2932         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
2933
2934                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map)) {
2935                         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu\n",
2936                                                         p, p - addr);
2937                         print_tracking(s, p);
2938                 }
2939         }
2940         slab_unlock(page);
2941         kfree(map);
2942 #endif
2943 }
2944
2945 /*
2946  * Attempt to free all partial slabs on a node.
2947  */
2948 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
2949 {
2950         unsigned long flags;
2951         struct page *page, *h;
2952
2953         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2954         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, lru) {
2955                 if (!page->inuse) {
2956                         remove_partial(n, page);
2957                         discard_slab(s, page);
2958                 } else {
2959                         list_slab_objects(s, page,
2960                                 "Objects remaining on kmem_cache_close()");
2961                 }
2962         }
2963         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2964 }
2965
2966 /*
2967  * Release all resources used by a slab cache.
2968  */
2969 static inline int kmem_cache_close(struct kmem_cache *s)
2970 {
2971         int node;
2972
2973         flush_all(s);
2974         free_percpu(s->cpu_slab);
2975         /* Attempt to free all objects */
2976         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2977                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
2978
2979                 free_partial(s, n);
2980                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
2981                         return 1;
2982         }
2983         free_kmem_cache_nodes(s);
2984         return 0;
2985 }
2986
2987 /*
2988  * Close a cache and release the kmem_cache structure
2989  * (must be used for caches created using kmem_cache_create)
2990  */
2991 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
2992 {
2993         down_write(&slub_lock);
2994         s->refcount--;
2995         if (!s->refcount) {
2996                 list_del(&s->list);
2997                 if (kmem_cache_close(s)) {
2998                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: %s called for cache that "
2999                                 "still has objects.\n", s->name, __func__);
3000                         dump_stack();
3001                 }
3002                 if (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
3003                         rcu_barrier();
3004                 sysfs_slab_remove(s);
3005         }
3006         up_write(&slub_lock);
3007 }
3008 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
3009
3010 /********************************************************************
3011  *              Kmalloc subsystem
3012  *******************************************************************/
3013
3014 struct kmem_cache *kmalloc_caches[SLUB_PAGE_SHIFT];
3015 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
3016
3017 static struct kmem_cache *kmem_cache;
3018
3019 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
3020 static struct kmem_cache *kmalloc_dma_caches[SLUB_PAGE_SHIFT];
3021 #endif
3022
3023 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
3024 {
3025         get_option(&str, &slub_min_order);
3026
3027         return 1;
3028 }
3029
3030 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
3031
3032 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
3033 {
3034         get_option(&str, &slub_max_order);
3035         slub_max_order = min(slub_max_order, MAX_ORDER - 1);
3036
3037         return 1;
3038 }
3039
3040 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
3041
3042 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
3043 {
3044         get_option(&str, &slub_min_objects);
3045
3046         return 1;
3047 }
3048
3049 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
3050
3051 static int __init setup_slub_nomerge(char *str)
3052 {
3053         slub_nomerge = 1;
3054         return 1;
3055 }
3056
3057 __setup("slub_nomerge", setup_slub_nomerge);
3058
3059 static struct kmem_cache *__init create_kmalloc_cache(const char *name,
3060                                                 int size, unsigned int flags)
3061 {
3062         struct kmem_cache *s;
3063
3064         s = kmem_cache_alloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
3065
3066         /*
3067          * This function is called with IRQs disabled during early-boot on
3068          * single CPU so there's no need to take slub_lock here.
3069          */
3070         if (!kmem_cache_open(s, name, size, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
3071                                                                 flags, NULL))
3072                 goto panic;
3073
3074         list_add(&s->list, &slab_caches);
3075         return s;
3076
3077 panic:
3078         panic("Creation of kmalloc slab %s size=%d failed.\n", name, size);
3079         return NULL;
3080 }
3081
3082 /*
3083  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
3084  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
3085  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
3086  * fls.
3087  */
3088 static s8 size_index[24] = {
3089         3,      /* 8 */
3090         4,      /* 16 */
3091         5,      /* 24 */
3092         5,      /* 32 */
3093         6,      /* 40 */
3094         6,      /* 48 */
3095         6,      /* 56 */
3096         6,      /* 64 */
3097         1,      /* 72 */
3098         1,      /* 80 */
3099         1,      /* 88 */
3100         1,      /* 96 */
3101         7,      /* 104 */
3102         7,      /* 112 */
3103         7,      /* 120 */
3104         7,      /* 128 */
3105         2,      /* 136 */
3106         2,      /* 144 */
3107         2,      /* 152 */
3108         2,      /* 160 */
3109         2,      /* 168 */
3110         2,      /* 176 */
3111         2,      /* 184 */
3112         2       /* 192 */
3113 };
3114
3115 static inline int size_index_elem(size_t bytes)
3116 {
3117         return (bytes - 1) / 8;
3118 }
3119
3120 static struct kmem_cache *get_slab(size_t size, gfp_t flags)
3121 {
3122         int index;
3123
3124         if (size <= 192) {
3125                 if (!size)
3126                         return ZERO_SIZE_PTR;
3127
3128                 index = size_index[size_index_elem(size)];
3129         } else
3130                 index = fls(size - 1);
3131
3132 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
3133         if (unlikely((flags & SLUB_DMA)))
3134                 return kmalloc_dma_caches[index];
3135
3136 #endif
3137         return kmalloc_caches[index];
3138 }
3139
3140 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3141 {
3142         struct kmem_cache *s;
3143         void *ret;
3144
3145         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
3146                 return kmalloc_large(size, flags);
3147
3148         s = get_slab(size, flags);
3149
3150         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3151                 return s;
3152
3153         ret = slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE, _RET_IP_);
3154
3155         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
3156
3157         return ret;
3158 }
3159 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3160
3161 #ifdef CONFIG_NUMA
3162 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3163 {
3164         struct page *page;
3165         void *ptr = NULL;
3166
3167         flags |= __GFP_COMP | __GFP_NOTRACK;
3168         page = alloc_pages_node(node, flags, get_order(size));
3169         if (page)
3170                 ptr = page_address(page);
3171
3172         kmemleak_alloc(ptr, size, 1, flags);
3173         return ptr;
3174 }
3175
3176 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3177 {
3178         struct kmem_cache *s;
3179         void *ret;
3180
3181         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE)) {
3182                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
3183
3184                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3185                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
3186                                    flags, node);
3187
3188                 return ret;
3189         }
3190
3191         s = get_slab(size, flags);
3192
3193         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3194                 return s;
3195
3196         ret = slab_alloc(s, flags, node, _RET_IP_);
3197
3198         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
3199
3200         return ret;
3201 }
3202 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3203 #endif
3204
3205 size_t ksize(const void *object)
3206 {
3207         struct page *page;
3208
3209         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
3210                 return 0;
3211
3212         page = virt_to_head_page(object);
3213
3214         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3215                 WARN_ON(!PageCompound(page));
3216                 return PAGE_SIZE << compound_order(page);
3217         }
3218
3219         return slab_ksize(page->slab);
3220 }
3221 EXPORT_SYMBOL(ksize);
3222
3223 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3224 bool verify_mem_not_deleted(const void *x)
3225 {
3226         struct page *page;
3227         void *object = (void *)x;
3228         unsigned long flags;
3229         bool rv;
3230
3231         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
3232                 return false;
3233
3234         local_irq_save(flags);
3235
3236         page = virt_to_head_page(x);
3237         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3238                 /* maybe it was from stack? */
3239                 rv = true;
3240                 goto out_unlock;
3241         }
3242
3243         slab_lock(page);
3244         if (on_freelist(page->slab, page, object)) {
3245                 object_err(page->slab, page, object, "Object is on free-list");
3246                 rv = false;
3247         } else {
3248                 rv = true;
3249         }
3250         slab_unlock(page);
3251
3252 out_unlock:
3253         local_irq_restore(flags);
3254         return rv;
3255 }
3256 EXPORT_SYMBOL(verify_mem_not_deleted);
3257 #endif
3258
3259 void kfree(const void *x)
3260 {
3261         struct page *page;
3262         void *object = (void *)x;
3263
3264         trace_kfree(_RET_IP_, x);
3265
3266         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
3267                 return;
3268
3269         page = virt_to_head_page(x);
3270         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3271                 BUG_ON(!PageCompound(page));
3272                 kmemleak_free(x);
3273                 put_page(page);
3274                 return;
3275         }
3276         slab_free(page->slab, page, object, _RET_IP_);
3277 }
3278 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3279
3280 /*
3281  * kmem_cache_shrink removes empty slabs from the partial lists and sorts
3282  * the remaining slabs by the number of items in use. The slabs with the
3283  * most items in use come first. New allocations will then fill those up
3284  * and thus they can be removed from the partial lists.
3285  *
3286  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
3287  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
3288  * are freed in them.
3289  */
3290 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
3291 {
3292         int node;
3293         int i;
3294         struct kmem_cache_node *n;
3295         struct page *page;
3296         struct page *t;
3297         int objects = oo_objects(s->max);
3298         struct list_head *slabs_by_inuse =
3299                 kmalloc(sizeof(struct list_head) * objects, GFP_KERNEL);
3300         unsigned long flags;
3301
3302         if (!slabs_by_inuse)
3303                 return -ENOMEM;
3304
3305         flush_all(s);
3306         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3307                 n = get_node(s, node);
3308
3309                 if (!n->nr_partial)
3310                         continue;
3311
3312                 for (i = 0; i < objects; i++)
3313                         INIT_LIST_HEAD(slabs_by_inuse + i);
3314
3315                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3316
3317                 /*
3318                  * Build lists indexed by the items in use in each slab.
3319                  *
3320                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
3321                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
3322                  */
3323                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, lru) {
3324                         if (!page->inuse) {
3325                                 remove_partial(n, page);
3326                                 discard_slab(s, page);
3327                         } else {
3328                                 list_move(&page->lru,
3329                                 slabs_by_inuse + page->inuse);
3330                         }
3331                 }
3332
3333                 /*
3334                  * Rebuild the partial list with the slabs filled up most
3335                  * first and the least used slabs at the end.
3336                  */
3337                 for (i = objects - 1; i >= 0; i--)
3338                         list_splice(slabs_by_inuse + i, n->partial.prev);
3339
3340                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3341         }
3342
3343         kfree(slabs_by_inuse);
3344         return 0;
3345 }
3346 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
3347
3348 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
3349 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
3350 {
3351         struct kmem_cache *s;
3352
3353         down_read(&slub_lock);
3354         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
3355                 kmem_cache_shrink(s);
3356         up_read(&slub_lock);
3357
3358         return 0;
3359 }
3360
3361 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
3362 {
3363         struct kmem_cache_node *n;
3364         struct kmem_cache *s;
3365         struct memory_notify *marg = arg;
3366         int offline_node;
3367
3368         offline_node = marg->status_change_nid;
3369
3370         /*
3371          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
3372          * for it yet.
3373          */
3374         if (offline_node < 0)
3375                 return;
3376
3377         down_read(&slub_lock);
3378         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3379                 n = get_node(s, offline_node);
3380                 if (n) {
3381                         /*
3382                          * if n->nr_slabs > 0, slabs still exist on the node
3383                          * that is going down. We were unable to free them,
3384                          * and offline_pages() function shouldn't call this
3385                          * callback. So, we must fail.
3386                          */
3387                         BUG_ON(slabs_node(s, offline_node));
3388
3389                         s->node[offline_node] = NULL;
3390                         kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
3391                 }
3392         }
3393         up_read(&slub_lock);
3394 }
3395
3396 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
3397 {
3398         struct kmem_cache_node *n;
3399         struct kmem_cache *s;
3400         struct memory_notify *marg = arg;
3401         int nid = marg->status_change_nid;
3402         int ret = 0;
3403
3404         /*
3405          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
3406          * already created. Nothing to do.
3407          */
3408         if (nid < 0)
3409                 return 0;
3410
3411         /*
3412          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
3413          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
3414          * online.
3415          */
3416         down_read(&slub_lock);
3417         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3418                 /*
3419                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
3420                  *      since memory is not yet available from the node that
3421                  *      is brought up.
3422                  */
3423                 n = kmem_cache_alloc(kmem_cache_node, GFP_KERNEL);
3424                 if (!n) {
3425                         ret = -ENOMEM;
3426