omap2+: add drm device
[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 void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
659                                                 void *from, void *to)
660 {
661         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
662         memset(from, data, to - from);
663 }
664
665 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
666                         u8 *object, char *what,
667                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
668 {
669         u8 *fault;
670         u8 *end;
671
672         fault = memchr_inv(start, value, bytes);
673         if (!fault)
674                 return 1;
675
676         end = start + bytes;
677         while (end > fault && end[-1] == value)
678                 end--;
679
680         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
681         printk(KERN_ERR "INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
682                                         fault, end - 1, fault[0], value);
683         print_trailer(s, page, object);
684
685         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
686         return 0;
687 }
688
689 /*
690  * Object layout:
691  *
692  * object address
693  *      Bytes of the object to be managed.
694  *      If the freepointer may overlay the object then the free
695  *      pointer is the first word of the object.
696  *
697  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
698  *      0xa5 (POISON_END)
699  *
700  * object + s->objsize
701  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
702  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
703  *      objsize == inuse.
704  *
705  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
706  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
707  *
708  * object + s->inuse
709  *      Meta data starts here.
710  *
711  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
712  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
713  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
714  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
715  *              before the word boundary.
716  *
717  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
718  *
719  * object + s->size
720  *      Nothing is used beyond s->size.
721  *
722  * If slabcaches are merged then the objsize and inuse boundaries are mostly
723  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
724  * may be used with merged slabcaches.
725  */
726
727 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
728 {
729         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
730
731         if (s->offset)
732                 /* Freepointer is placed after the object. */
733                 off += sizeof(void *);
734
735         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
736                 /* We also have user information there */
737                 off += 2 * sizeof(struct track);
738
739         if (s->size == off)
740                 return 1;
741
742         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
743                                 p + off, POISON_INUSE, s->size - off);
744 }
745
746 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
747 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
748 {
749         u8 *start;
750         u8 *fault;
751         u8 *end;
752         int length;
753         int remainder;
754
755         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
756                 return 1;
757
758         start = page_address(page);
759         length = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) - s->reserved;
760         end = start + length;
761         remainder = length % s->size;
762         if (!remainder)
763                 return 1;
764
765         fault = memchr_inv(end - remainder, POISON_INUSE, remainder);
766         if (!fault)
767                 return 1;
768         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
769                 end--;
770
771         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
772         print_section("Padding ", end - remainder, remainder);
773
774         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, end - remainder, end);
775         return 0;
776 }
777
778 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
779                                         void *object, u8 val)
780 {
781         u8 *p = object;
782         u8 *endobject = object + s->objsize;
783
784         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
785                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
786                         endobject, val, s->inuse - s->objsize))
787                         return 0;
788         } else {
789                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->objsize < s->inuse) {
790                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
791                                 endobject, POISON_INUSE, s->inuse - s->objsize);
792                 }
793         }
794
795         if (s->flags & SLAB_POISON) {
796                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
797                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
798                                         POISON_FREE, s->objsize - 1) ||
799                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
800                                 p + s->objsize - 1, POISON_END, 1)))
801                         return 0;
802                 /*
803                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
804                  */
805                 check_pad_bytes(s, page, p);
806         }
807
808         if (!s->offset && val == SLUB_RED_ACTIVE)
809                 /*
810                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
811                  * freepointer while object is allocated.
812                  */
813                 return 1;
814
815         /* Check free pointer validity */
816         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
817                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
818                 /*
819                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
820                  * of the free objects in this slab. May cause
821                  * another error because the object count is now wrong.
822                  */
823                 set_freepointer(s, p, NULL);
824                 return 0;
825         }
826         return 1;
827 }
828
829 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
830 {
831         int maxobj;
832
833         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
834
835         if (!PageSlab(page)) {
836                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
837                 return 0;
838         }
839
840         maxobj = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
841         if (page->objects > maxobj) {
842                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
843                         s->name, page->objects, maxobj);
844                 return 0;
845         }
846         if (page->inuse > page->objects) {
847                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
848                         s->name, page->inuse, page->objects);
849                 return 0;
850         }
851         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
852         slab_pad_check(s, page);
853         return 1;
854 }
855
856 /*
857  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
858  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
859  */
860 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
861 {
862         int nr = 0;
863         void *fp;
864         void *object = NULL;
865         unsigned long max_objects;
866
867         fp = page->freelist;
868         while (fp && nr <= page->objects) {
869                 if (fp == search)
870                         return 1;
871                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
872                         if (object) {
873                                 object_err(s, page, object,
874                                         "Freechain corrupt");
875                                 set_freepointer(s, object, NULL);
876                                 break;
877                         } else {
878                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
879                                 page->freelist = NULL;
880                                 page->inuse = page->objects;
881                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
882                                 return 0;
883                         }
884                         break;
885                 }
886                 object = fp;
887                 fp = get_freepointer(s, object);
888                 nr++;
889         }
890
891         max_objects = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
892         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
893                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
894
895         if (page->objects != max_objects) {
896                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but "
897                         "should be %d", page->objects, max_objects);
898                 page->objects = max_objects;
899                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
900         }
901         if (page->inuse != page->objects - nr) {
902                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but "
903                         "counted were %d", page->inuse, page->objects - nr);
904                 page->inuse = page->objects - nr;
905                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
906         }
907         return search == NULL;
908 }
909
910 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
911                                                                 int alloc)
912 {
913         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
914                 printk(KERN_INFO "TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
915                         s->name,
916                         alloc ? "alloc" : "free",
917                         object, page->inuse,
918                         page->freelist);
919
920                 if (!alloc)
921                         print_section("Object ", (void *)object, s->objsize);
922
923                 dump_stack();
924         }
925 }
926
927 /*
928  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
929  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
930  */
931 static inline int slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
932 {
933         flags &= gfp_allowed_mask;
934         lockdep_trace_alloc(flags);
935         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
936
937         return should_failslab(s->objsize, flags, s->flags);
938 }
939
940 static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, void *object)
941 {
942         flags &= gfp_allowed_mask;
943         kmemcheck_slab_alloc(s, flags, object, slab_ksize(s));
944         kmemleak_alloc_recursive(object, s->objsize, 1, s->flags, flags);
945 }
946
947 static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x)
948 {
949         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
950
951         /*
952          * Trouble is that we may no longer disable interupts in the fast path
953          * So in order to make the debug calls that expect irqs to be
954          * disabled we need to disable interrupts temporarily.
955          */
956 #if defined(CONFIG_KMEMCHECK) || defined(CONFIG_LOCKDEP)
957         {
958                 unsigned long flags;
959
960                 local_irq_save(flags);
961                 kmemcheck_slab_free(s, x, s->objsize);
962                 debug_check_no_locks_freed(x, s->objsize);
963                 local_irq_restore(flags);
964         }
965 #endif
966         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
967                 debug_check_no_obj_freed(x, s->objsize);
968 }
969
970 /*
971  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
972  *
973  * list_lock must be held.
974  */
975 static void add_full(struct kmem_cache *s,
976         struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
977 {
978         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
979                 return;
980
981         list_add(&page->lru, &n->full);
982 }
983
984 /*
985  * list_lock must be held.
986  */
987 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page)
988 {
989         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
990                 return;
991
992         list_del(&page->lru);
993 }
994
995 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
996 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
997 {
998         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
999
1000         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1001 }
1002
1003 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1004 {
1005         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1006 }
1007
1008 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1009 {
1010         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1011
1012         /*
1013          * May be called early in order to allocate a slab for the
1014          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1015          * dilemma by deferring the increment of the count during
1016          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1017          */
1018         if (n) {
1019                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1020                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1021         }
1022 }
1023 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1024 {
1025         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1026
1027         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1028         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1029 }
1030
1031 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1032 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1033                                                                 void *object)
1034 {
1035         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
1036                 return;
1037
1038         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1039         init_tracking(s, object);
1040 }
1041
1042 static noinline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1043                                         void *object, unsigned long addr)
1044 {
1045         if (!check_slab(s, page))
1046                 goto bad;
1047
1048         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1049                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
1050                 goto bad;
1051         }
1052
1053         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1054                 goto bad;
1055
1056         /* Success perform special debug activities for allocs */
1057         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1058                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
1059         trace(s, page, object, 1);
1060         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1061         return 1;
1062
1063 bad:
1064         if (PageSlab(page)) {
1065                 /*
1066                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1067                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1068                  * as used avoids touching the remaining objects.
1069                  */
1070                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1071                 page->inuse = page->objects;
1072                 page->freelist = NULL;
1073         }
1074         return 0;
1075 }
1076
1077 static noinline int free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1078                  struct page *page, void *object, unsigned long addr)
1079 {
1080         unsigned long flags;
1081         int rc = 0;
1082
1083         local_irq_save(flags);
1084         slab_lock(page);
1085
1086         if (!check_slab(s, page))
1087                 goto fail;
1088
1089         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1090                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1091                 goto fail;
1092         }
1093
1094         if (on_freelist(s, page, object)) {
1095                 object_err(s, page, object, "Object already free");
1096                 goto fail;
1097         }
1098
1099         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1100                 goto out;
1101
1102         if (unlikely(s != page->slab)) {
1103                 if (!PageSlab(page)) {
1104                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) "
1105                                 "outside of slab", object);
1106                 } else if (!page->slab) {
1107                         printk(KERN_ERR
1108                                 "SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1109                                                 object);
1110                         dump_stack();
1111                 } else
1112                         object_err(s, page, object,
1113                                         "page slab pointer corrupt.");
1114                 goto fail;
1115         }
1116
1117         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1118                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
1119         trace(s, page, object, 0);
1120         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1121         rc = 1;
1122 out:
1123         slab_unlock(page);
1124         local_irq_restore(flags);
1125         return rc;
1126
1127 fail:
1128         slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
1129         goto out;
1130 }
1131
1132 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1133 {
1134         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1135         if (*str++ != '=' || !*str)
1136                 /*
1137                  * No options specified. Switch on full debugging.
1138                  */
1139                 goto out;
1140
1141         if (*str == ',')
1142                 /*
1143                  * No options but restriction on slabs. This means full
1144                  * debugging for slabs matching a pattern.
1145                  */
1146                 goto check_slabs;
1147
1148         if (tolower(*str) == 'o') {
1149                 /*
1150                  * Avoid enabling debugging on caches if its minimum order
1151                  * would increase as a result.
1152                  */
1153                 disable_higher_order_debug = 1;
1154                 goto out;
1155         }
1156
1157         slub_debug = 0;
1158         if (*str == '-')
1159                 /*
1160                  * Switch off all debugging measures.
1161                  */
1162                 goto out;
1163
1164         /*
1165          * Determine which debug features should be switched on
1166          */
1167         for (; *str && *str != ','; str++) {
1168                 switch (tolower(*str)) {
1169                 case 'f':
1170                         slub_debug |= SLAB_DEBUG_FREE;
1171                         break;
1172                 case 'z':
1173                         slub_debug |= SLAB_RED_ZONE;
1174                         break;
1175                 case 'p':
1176                         slub_debug |= SLAB_POISON;
1177                         break;
1178                 case 'u':
1179                         slub_debug |= SLAB_STORE_USER;
1180                         break;
1181                 case 't':
1182                         slub_debug |= SLAB_TRACE;
1183                         break;
1184                 case 'a':
1185                         slub_debug |= SLAB_FAILSLAB;
1186                         break;
1187                 default:
1188                         printk(KERN_ERR "slub_debug option '%c' "
1189                                 "unknown. skipped\n", *str);
1190                 }
1191         }
1192
1193 check_slabs:
1194         if (*str == ',')
1195                 slub_debug_slabs = str + 1;
1196 out:
1197         return 1;
1198 }
1199
1200 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1201
1202 static unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1203         unsigned long flags, const char *name,
1204         void (*ctor)(void *))
1205 {
1206         /*
1207          * Enable debugging if selected on the kernel commandline.
1208          */
1209         if (slub_debug && (!slub_debug_slabs ||
1210                 !strncmp(slub_debug_slabs, name, strlen(slub_debug_slabs))))
1211                 flags |= slub_debug;
1212
1213         return flags;
1214 }
1215 #else
1216 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1217                         struct page *page, void *object) {}
1218
1219 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1220         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1221
1222 static inline int free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1223         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1224
1225 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1226                         { return 1; }
1227 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1228                         void *object, u8 val) { return 1; }
1229 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1230                                         struct page *page) {}
1231 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page) {}
1232 static inline unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1233         unsigned long flags, const char *name,
1234         void (*ctor)(void *))
1235 {
1236         return flags;
1237 }
1238 #define slub_debug 0
1239
1240 #define disable_higher_order_debug 0
1241
1242 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1243                                                         { return 0; }
1244 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1245                                                         { return 0; }
1246 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1247                                                         int objects) {}
1248 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1249                                                         int objects) {}
1250
1251 static inline int slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
1252                                                         { return 0; }
1253
1254 static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
1255                 void *object) {}
1256
1257 static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x) {}
1258
1259 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1260
1261 /*
1262  * Slab allocation and freeing
1263  */
1264 static inline struct page *alloc_slab_page(gfp_t flags, int node,
1265                                         struct kmem_cache_order_objects oo)
1266 {
1267         int order = oo_order(oo);
1268
1269         flags |= __GFP_NOTRACK;
1270
1271         if (node == NUMA_NO_NODE)
1272                 return alloc_pages(flags, order);
1273         else
1274                 return alloc_pages_exact_node(node, flags, order);
1275 }
1276
1277 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1278 {
1279         struct page *page;
1280         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1281         gfp_t alloc_gfp;
1282
1283         flags &= gfp_allowed_mask;
1284
1285         if (flags & __GFP_WAIT)
1286                 local_irq_enable();
1287
1288         flags |= s->allocflags;
1289
1290         /*
1291          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1292          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1293          */
1294         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1295
1296         page = alloc_slab_page(alloc_gfp, node, oo);
1297         if (unlikely(!page)) {
1298                 oo = s->min;
1299                 /*
1300                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1301                  * Try a lower order alloc if possible
1302                  */
1303                 page = alloc_slab_page(flags, node, oo);
1304
1305                 if (page)
1306                         stat(s, ORDER_FALLBACK);
1307         }
1308
1309         if (flags & __GFP_WAIT)
1310                 local_irq_disable();
1311
1312         if (!page)
1313                 return NULL;
1314
1315         if (kmemcheck_enabled
1316                 && !(s->flags & (SLAB_NOTRACK | DEBUG_DEFAULT_FLAGS))) {
1317                 int pages = 1 << oo_order(oo);
1318
1319                 kmemcheck_alloc_shadow(page, oo_order(oo), flags, node);
1320
1321                 /*
1322                  * Objects from caches that have a constructor don't get
1323                  * cleared when they're allocated, so we need to do it here.
1324                  */
1325                 if (s->ctor)
1326                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, pages);
1327                 else
1328                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, pages);
1329         }
1330
1331         page->objects = oo_objects(oo);
1332         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1333                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1334                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1335                 1 << oo_order(oo));
1336
1337         return page;
1338 }
1339
1340 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1341                                 void *object)
1342 {
1343         setup_object_debug(s, page, object);
1344         if (unlikely(s->ctor))
1345                 s->ctor(object);
1346 }
1347
1348 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1349 {
1350         struct page *page;
1351         void *start;
1352         void *last;
1353         void *p;
1354
1355         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
1356
1357         page = allocate_slab(s,
1358                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1359         if (!page)
1360                 goto out;
1361
1362         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1363         page->slab = s;
1364         page->flags |= 1 << PG_slab;
1365
1366         start = page_address(page);
1367
1368         if (unlikely(s->flags & SLAB_POISON))
1369                 memset(start, POISON_INUSE, PAGE_SIZE << compound_order(page));
1370
1371         last = start;
1372         for_each_object(p, s, start, page->objects) {
1373                 setup_object(s, page, last);
1374                 set_freepointer(s, last, p);
1375                 last = p;
1376         }
1377         setup_object(s, page, last);
1378         set_freepointer(s, last, NULL);
1379
1380         page->freelist = start;
1381         page->inuse = page->objects;
1382         page->frozen = 1;
1383 out:
1384         return page;
1385 }
1386
1387 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1388 {
1389         int order = compound_order(page);
1390         int pages = 1 << order;
1391
1392         if (kmem_cache_debug(s)) {
1393                 void *p;
1394
1395                 slab_pad_check(s, page);
1396                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1397                                                 page->objects)
1398                         check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE);
1399         }
1400
1401         kmemcheck_free_shadow(page, compound_order(page));
1402
1403         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1404                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1405                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1406                 -pages);
1407
1408         __ClearPageSlab(page);
1409         reset_page_mapcount(page);
1410         if (current->reclaim_state)
1411                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1412         __free_pages(page, order);
1413 }
1414
1415 #define need_reserve_slab_rcu                                           \
1416         (sizeof(((struct page *)NULL)->lru) < sizeof(struct rcu_head))
1417
1418 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1419 {
1420         struct page *page;
1421
1422         if (need_reserve_slab_rcu)
1423                 page = virt_to_head_page(h);
1424         else
1425                 page = container_of((struct list_head *)h, struct page, lru);
1426
1427         __free_slab(page->slab, page);
1428 }
1429
1430 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1431 {
1432         if (unlikely(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1433                 struct rcu_head *head;
1434
1435                 if (need_reserve_slab_rcu) {
1436                         int order = compound_order(page);
1437                         int offset = (PAGE_SIZE << order) - s->reserved;
1438
1439                         VM_BUG_ON(s->reserved != sizeof(*head));
1440                         head = page_address(page) + offset;
1441                 } else {
1442                         /*
1443                          * RCU free overloads the RCU head over the LRU
1444                          */
1445                         head = (void *)&page->lru;
1446                 }
1447
1448                 call_rcu(head, rcu_free_slab);
1449         } else
1450                 __free_slab(s, page);
1451 }
1452
1453 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1454 {
1455         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1456         free_slab(s, page);
1457 }
1458
1459 /*
1460  * Management of partially allocated slabs.
1461  *
1462  * list_lock must be held.
1463  */
1464 static inline void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1465                                 struct page *page, int tail)
1466 {
1467         n->nr_partial++;
1468         if (tail == DEACTIVATE_TO_TAIL)
1469                 list_add_tail(&page->lru, &n->partial);
1470         else
1471                 list_add(&page->lru, &n->partial);
1472 }
1473
1474 /*
1475  * list_lock must be held.
1476  */
1477 static inline void remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
1478                                         struct page *page)
1479 {
1480         list_del(&page->lru);
1481         n->nr_partial--;
1482 }
1483
1484 /*
1485  * Lock slab, remove from the partial list and put the object into the
1486  * per cpu freelist.
1487  *
1488  * Returns a list of objects or NULL if it fails.
1489  *
1490  * Must hold list_lock.
1491  */
1492 static inline void *acquire_slab(struct kmem_cache *s,
1493                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
1494                 int mode)
1495 {
1496         void *freelist;
1497         unsigned long counters;
1498         struct page new;
1499
1500         /*
1501          * Zap the freelist and set the frozen bit.
1502          * The old freelist is the list of objects for the
1503          * per cpu allocation list.
1504          */
1505         do {
1506                 freelist = page->freelist;
1507                 counters = page->counters;
1508                 new.counters = counters;
1509                 if (mode) {
1510                         new.inuse = page->objects;
1511                         new.freelist = NULL;
1512                 } else {
1513                         new.freelist = freelist;
1514                 }
1515
1516                 VM_BUG_ON(new.frozen);
1517                 new.frozen = 1;
1518
1519         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1520                         freelist, counters,
1521                         new.freelist, new.counters,
1522                         "lock and freeze"));
1523
1524         remove_partial(n, page);
1525         return freelist;
1526 }
1527
1528 static int put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain);
1529
1530 /*
1531  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1532  */
1533 static void *get_partial_node(struct kmem_cache *s,
1534                 struct kmem_cache_node *n, struct kmem_cache_cpu *c)
1535 {
1536         struct page *page, *page2;
1537         void *object = NULL;
1538
1539         /*
1540          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1541          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1542          * partial slab and there is none available then get_partials()
1543          * will return NULL.
1544          */
1545         if (!n || !n->nr_partial)
1546                 return NULL;
1547
1548         spin_lock(&n->list_lock);
1549         list_for_each_entry_safe(page, page2, &n->partial, lru) {
1550                 void *t = acquire_slab(s, n, page, object == NULL);
1551                 int available;
1552
1553                 if (!t)
1554                         break;
1555
1556                 if (!object) {
1557                         c->page = page;
1558                         c->node = page_to_nid(page);
1559                         stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1560                         object = t;
1561                         available =  page->objects - page->inuse;
1562                 } else {
1563                         available = put_cpu_partial(s, page, 0);
1564                 }
1565                 if (kmem_cache_debug(s) || available > s->cpu_partial / 2)
1566                         break;
1567
1568         }
1569         spin_unlock(&n->list_lock);
1570         return object;
1571 }
1572
1573 /*
1574  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1575  */
1576 static struct page *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
1577                 struct kmem_cache_cpu *c)
1578 {
1579 #ifdef CONFIG_NUMA
1580         struct zonelist *zonelist;
1581         struct zoneref *z;
1582         struct zone *zone;
1583         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1584         void *object;
1585         unsigned int cpuset_mems_cookie;
1586
1587         /*
1588          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1589          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1590          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1591          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1592          *
1593          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1594          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1595          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1596          * from other nodes and filled up.
1597          *
1598          * If /sys/kernel/slab/xx/defrag_ratio is set to 100 (which makes
1599          * defrag_ratio = 1000) then every (well almost) allocation will
1600          * first attempt to defrag slab caches on other nodes. This means
1601          * scanning over all nodes to look for partial slabs which may be
1602          * expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1603          * with available objects.
1604          */
1605         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1606                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1607                 return NULL;
1608
1609         do {
1610                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
1611                 zonelist = node_zonelist(slab_node(current->mempolicy), flags);
1612                 for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1613                         struct kmem_cache_node *n;
1614
1615                         n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1616
1617                         if (n && cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
1618                                         n->nr_partial > s->min_partial) {
1619                                 object = get_partial_node(s, n, c);
1620                                 if (object) {
1621                                         /*
1622                                          * Return the object even if
1623                                          * put_mems_allowed indicated that
1624                                          * the cpuset mems_allowed was
1625                                          * updated in parallel. It's a
1626                                          * harmless race between the alloc
1627                                          * and the cpuset update.
1628                                          */
1629                                         put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie);
1630                                         return object;
1631                                 }
1632                         }
1633                 }
1634         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
1635 #endif
1636         return NULL;
1637 }
1638
1639 /*
1640  * Get a partial page, lock it and return it.
1641  */
1642 static void *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node,
1643                 struct kmem_cache_cpu *c)
1644 {
1645         void *object;
1646         int searchnode = (node == NUMA_NO_NODE) ? numa_node_id() : node;
1647
1648         object = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode), c);
1649         if (object || node != NUMA_NO_NODE)
1650                 return object;
1651
1652         return get_any_partial(s, flags, c);
1653 }
1654
1655 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1656 /*
1657  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguiation
1658  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
1659  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
1660  */
1661 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
1662 #else
1663 /*
1664  * No preemption supported therefore also no need to check for
1665  * different cpus.
1666  */
1667 #define TID_STEP 1
1668 #endif
1669
1670 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
1671 {
1672         return tid + TID_STEP;
1673 }
1674
1675 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
1676 {
1677         return tid % TID_STEP;
1678 }
1679
1680 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
1681 {
1682         return tid / TID_STEP;
1683 }
1684
1685 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
1686 {
1687         return cpu;
1688 }
1689
1690 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
1691                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
1692 {
1693 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
1694         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
1695
1696         printk(KERN_INFO "%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
1697
1698 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1699         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
1700                 printk("due to cpu change %d -> %d\n",
1701                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
1702         else
1703 #endif
1704         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
1705                 printk("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
1706                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
1707         else
1708                 printk("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
1709                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
1710 #endif
1711         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
1712 }
1713
1714 void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
1715 {
1716         int cpu;
1717
1718         for_each_possible_cpu(cpu)
1719                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->tid = init_tid(cpu);
1720 }
1721
1722 /*
1723  * Remove the cpu slab
1724  */
1725 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1726 {
1727         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FULL, M_FREE };
1728         struct page *page = c->page;
1729         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1730         int lock = 0;
1731         enum slab_modes l = M_NONE, m = M_NONE;
1732         void *freelist;
1733         void *nextfree;
1734         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
1735         struct page new;
1736         struct page old;
1737
1738         if (page->freelist) {
1739                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
1740                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
1741         }
1742
1743         c->tid = next_tid(c->tid);
1744         c->page = NULL;
1745         freelist = c->freelist;
1746         c->freelist = NULL;
1747
1748         /*
1749          * Stage one: Free all available per cpu objects back
1750          * to the page freelist while it is still frozen. Leave the
1751          * last one.
1752          *
1753          * There is no need to take the list->lock because the page
1754          * is still frozen.
1755          */
1756         while (freelist && (nextfree = get_freepointer(s, freelist))) {
1757                 void *prior;
1758                 unsigned long counters;
1759
1760                 do {
1761                         prior = page->freelist;
1762                         counters = page->counters;
1763                         set_freepointer(s, freelist, prior);
1764                         new.counters = counters;
1765                         new.inuse--;
1766                         VM_BUG_ON(!new.frozen);
1767
1768                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1769                         prior, counters,
1770                         freelist, new.counters,
1771                         "drain percpu freelist"));
1772
1773                 freelist = nextfree;
1774         }
1775
1776         /*
1777          * Stage two: Ensure that the page is unfrozen while the
1778          * list presence reflects the actual number of objects
1779          * during unfreeze.
1780          *
1781          * We setup the list membership and then perform a cmpxchg
1782          * with the count. If there is a mismatch then the page
1783          * is not unfrozen but the page is on the wrong list.
1784          *
1785          * Then we restart the process which may have to remove
1786          * the page from the list that we just put it on again
1787          * because the number of objects in the slab may have
1788          * changed.
1789          */
1790 redo:
1791
1792         old.freelist = page->freelist;
1793         old.counters = page->counters;
1794         VM_BUG_ON(!old.frozen);
1795
1796         /* Determine target state of the slab */
1797         new.counters = old.counters;
1798         if (freelist) {
1799                 new.inuse--;
1800                 set_freepointer(s, freelist, old.freelist);
1801                 new.freelist = freelist;
1802         } else
1803                 new.freelist = old.freelist;
1804
1805         new.frozen = 0;
1806
1807         if (!new.inuse && n->nr_partial > s->min_partial)
1808                 m = M_FREE;
1809         else if (new.freelist) {
1810                 m = M_PARTIAL;
1811                 if (!lock) {
1812                         lock = 1;
1813                         /*
1814                          * Taking the spinlock removes the possiblity
1815                          * that acquire_slab() will see a slab page that
1816                          * is frozen
1817                          */
1818                         spin_lock(&n->list_lock);
1819                 }
1820         } else {
1821                 m = M_FULL;
1822                 if (kmem_cache_debug(s) && !lock) {
1823                         lock = 1;
1824                         /*
1825                          * This also ensures that the scanning of full
1826                          * slabs from diagnostic functions will not see
1827                          * any frozen slabs.
1828                          */
1829                         spin_lock(&n->list_lock);
1830                 }
1831         }
1832
1833         if (l != m) {
1834
1835                 if (l == M_PARTIAL)
1836
1837                         remove_partial(n, page);
1838
1839                 else if (l == M_FULL)
1840
1841                         remove_full(s, page);
1842
1843                 if (m == M_PARTIAL) {
1844
1845                         add_partial(n, page, tail);
1846                         stat(s, tail);
1847
1848                 } else if (m == M_FULL) {
1849
1850                         stat(s, DEACTIVATE_FULL);
1851                         add_full(s, n, page);
1852
1853                 }
1854         }
1855
1856         l = m;
1857         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1858                                 old.freelist, old.counters,
1859                                 new.freelist, new.counters,
1860                                 "unfreezing slab"))
1861                 goto redo;
1862
1863         if (lock)
1864                 spin_unlock(&n->list_lock);
1865
1866         if (m == M_FREE) {
1867                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
1868                 discard_slab(s, page);
1869                 stat(s, FREE_SLAB);
1870         }
1871 }
1872
1873 /* Unfreeze all the cpu partial slabs */
1874 static void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s)
1875 {
1876         struct kmem_cache_node *n = NULL;
1877         struct kmem_cache_cpu *c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
1878         struct page *page, *discard_page = NULL;
1879
1880         while ((page = c->partial)) {
1881                 enum slab_modes { M_PARTIAL, M_FREE };
1882                 enum slab_modes l, m;
1883                 struct page new;
1884                 struct page old;
1885
1886                 c->partial = page->next;
1887                 l = M_FREE;
1888
1889                 do {
1890
1891                         old.freelist = page->freelist;
1892                         old.counters = page->counters;
1893                         VM_BUG_ON(!old.frozen);
1894
1895                         new.counters = old.counters;
1896                         new.freelist = old.freelist;
1897
1898                         new.frozen = 0;
1899
1900                         if (!new.inuse && (!n || n->nr_partial > s->min_partial))
1901                                 m = M_FREE;
1902                         else {
1903                                 struct kmem_cache_node *n2 = get_node(s,
1904                                                         page_to_nid(page));
1905
1906                                 m = M_PARTIAL;
1907                                 if (n != n2) {
1908                                         if (n)
1909                                                 spin_unlock(&n->list_lock);
1910
1911                                         n = n2;
1912                                         spin_lock(&n->list_lock);
1913                                 }
1914                         }
1915
1916                         if (l != m) {
1917                                 if (l == M_PARTIAL)
1918                                         remove_partial(n, page);
1919                                 else
1920                                         add_partial(n, page,
1921                                                 DEACTIVATE_TO_TAIL);
1922
1923                                 l = m;
1924                         }
1925
1926                 } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
1927                                 old.freelist, old.counters,
1928                                 new.freelist, new.counters,
1929                                 "unfreezing slab"));
1930
1931                 if (m == M_FREE) {
1932                         page->next = discard_page;
1933                         discard_page = page;
1934                 }
1935         }
1936
1937         if (n)
1938                 spin_unlock(&n->list_lock);
1939
1940         while (discard_page) {
1941                 page = discard_page;
1942                 discard_page = discard_page->next;
1943
1944                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
1945                 discard_slab(s, page);
1946                 stat(s, FREE_SLAB);
1947         }
1948 }
1949
1950 /*
1951  * Put a page that was just frozen (in __slab_free) into a partial page
1952  * slot if available. This is done without interrupts disabled and without
1953  * preemption disabled. The cmpxchg is racy and may put the partial page
1954  * onto a random cpus partial slot.
1955  *
1956  * If we did not find a slot then simply move all the partials to the
1957  * per node partial list.
1958  */
1959 int put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain)
1960 {
1961         struct page *oldpage;
1962         int pages;
1963         int pobjects;
1964
1965         do {
1966                 pages = 0;
1967                 pobjects = 0;
1968                 oldpage = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
1969
1970                 if (oldpage) {
1971                         pobjects = oldpage->pobjects;
1972                         pages = oldpage->pages;
1973                         if (drain && pobjects > s->cpu_partial) {
1974                                 unsigned long flags;
1975                                 /*
1976                                  * partial array is full. Move the existing
1977                                  * set to the per node partial list.
1978                                  */
1979                                 local_irq_save(flags);
1980                                 unfreeze_partials(s);
1981                                 local_irq_restore(flags);
1982                                 pobjects = 0;
1983                                 pages = 0;
1984                         }
1985                 }
1986
1987                 pages++;
1988                 pobjects += page->objects - page->inuse;
1989
1990                 page->pages = pages;
1991                 page->pobjects = pobjects;
1992                 page->next = oldpage;
1993
1994         } while (irqsafe_cpu_cmpxchg(s->cpu_slab->partial, oldpage, page) != oldpage);
1995         stat(s, CPU_PARTIAL_FREE);
1996         return pobjects;
1997 }
1998
1999 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
2000 {
2001         stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
2002         deactivate_slab(s, c);
2003 }
2004
2005 /*
2006  * Flush cpu slab.
2007  *
2008  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
2009  */
2010 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
2011 {
2012         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2013
2014         if (likely(c)) {
2015                 if (c->page)
2016                         flush_slab(s, c);
2017
2018                 unfreeze_partials(s);
2019         }
2020 }
2021
2022 static void flush_cpu_slab(void *d)
2023 {
2024         struct kmem_cache *s = d;
2025
2026         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
2027 }
2028
2029 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
2030 {
2031         on_each_cpu(flush_cpu_slab, s, 1);
2032 }
2033
2034 /*
2035  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
2036  * locality expectations.
2037  */
2038 static inline int node_match(struct kmem_cache_cpu *c, int node)
2039 {
2040 #ifdef CONFIG_NUMA
2041         if (node != NUMA_NO_NODE && c->node != node)
2042                 return 0;
2043 #endif
2044         return 1;
2045 }
2046
2047 static int count_free(struct page *page)
2048 {
2049         return page->objects - page->inuse;
2050 }
2051
2052 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
2053                                         int (*get_count)(struct page *))
2054 {
2055         unsigned long flags;
2056         unsigned long x = 0;
2057         struct page *page;
2058
2059         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2060         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
2061                 x += get_count(page);
2062         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2063         return x;
2064 }
2065
2066 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
2067 {
2068 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2069         return atomic_long_read(&n->total_objects);
2070 #else
2071         return 0;
2072 #endif
2073 }
2074
2075 static noinline void
2076 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
2077 {
2078         int node;
2079
2080         printk(KERN_WARNING
2081                 "SLUB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
2082                 nid, gfpflags);
2083         printk(KERN_WARNING "  cache: %s, object size: %d, buffer size: %d, "
2084                 "default order: %d, min order: %d\n", s->name, s->objsize,
2085                 s->size, oo_order(s->oo), oo_order(s->min));
2086
2087         if (oo_order(s->min) > get_order(s->objsize))
2088                 printk(KERN_WARNING "  %s debugging increased min order, use "
2089                        "slub_debug=O to disable.\n", s->name);
2090
2091         for_each_online_node(node) {
2092                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
2093                 unsigned long nr_slabs;
2094                 unsigned long nr_objs;
2095                 unsigned long nr_free;
2096
2097                 if (!n)
2098                         continue;
2099
2100                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
2101                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
2102                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
2103
2104                 printk(KERN_WARNING
2105                         "  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
2106                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
2107         }
2108 }
2109
2110 static inline void *new_slab_objects(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
2111                         int node, struct kmem_cache_cpu **pc)
2112 {
2113         void *object;
2114         struct kmem_cache_cpu *c;
2115         struct page *page = new_slab(s, flags, node);
2116
2117         if (page) {
2118                 c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2119                 if (c->page)
2120                         flush_slab(s, c);
2121
2122                 /*
2123                  * No other reference to the page yet so we can
2124                  * muck around with it freely without cmpxchg
2125                  */
2126                 object = page->freelist;
2127                 page->freelist = NULL;
2128
2129                 stat(s, ALLOC_SLAB);
2130                 c->node = page_to_nid(page);
2131                 c->page = page;
2132                 *pc = c;
2133         } else
2134                 object = NULL;
2135
2136         return object;
2137 }
2138
2139 /*
2140  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
2141  * debugging duties.
2142  *
2143  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
2144  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
2145  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
2146  *
2147  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
2148  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
2149  * rest of the freelist to the lockless freelist.
2150  *
2151  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
2152  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
2153  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
2154  */
2155 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2156                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2157 {
2158         void **object;
2159         unsigned long flags;
2160         struct page new;
2161         unsigned long counters;
2162
2163         local_irq_save(flags);
2164 #ifdef CONFIG_PREEMPT
2165         /*
2166          * We may have been preempted and rescheduled on a different
2167          * cpu before disabling interrupts. Need to reload cpu area
2168          * pointer.
2169          */
2170         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2171 #endif
2172
2173         if (!c->page)
2174                 goto new_slab;
2175 redo:
2176         if (unlikely(!node_match(c, node))) {
2177                 stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
2178                 deactivate_slab(s, c);
2179                 goto new_slab;
2180         }
2181
2182         /* must check again c->freelist in case of cpu migration or IRQ */
2183         object = c->freelist;
2184         if (object)
2185                 goto load_freelist;
2186
2187         stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
2188
2189         do {
2190                 object = c->page->freelist;
2191                 counters = c->page->counters;
2192                 new.counters = counters;
2193                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
2194
2195                 /*
2196                  * If there is no object left then we use this loop to
2197                  * deactivate the slab which is simple since no objects
2198                  * are left in the slab and therefore we do not need to
2199                  * put the page back onto the partial list.
2200                  *
2201                  * If there are objects left then we retrieve them
2202                  * and use them to refill the per cpu queue.
2203                  */
2204
2205                 new.inuse = c->page->objects;
2206                 new.frozen = object != NULL;
2207
2208         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, c->page,
2209                         object, counters,
2210                         NULL, new.counters,
2211                         "__slab_alloc"));
2212
2213         if (!object) {
2214                 c->page = NULL;
2215                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
2216                 goto new_slab;
2217         }
2218
2219         stat(s, ALLOC_REFILL);
2220
2221 load_freelist:
2222         c->freelist = get_freepointer(s, object);
2223         c->tid = next_tid(c->tid);
2224         local_irq_restore(flags);
2225         return object;
2226
2227 new_slab:
2228
2229         if (c->partial) {
2230                 c->page = c->partial;
2231                 c->partial = c->page->next;
2232                 c->node = page_to_nid(c->page);
2233                 stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
2234                 c->freelist = NULL;
2235                 goto redo;
2236         }
2237
2238         /* Then do expensive stuff like retrieving pages from the partial lists */
2239         object = get_partial(s, gfpflags, node, c);
2240
2241         if (unlikely(!object)) {
2242
2243                 object = new_slab_objects(s, gfpflags, node, &c);
2244
2245                 if (unlikely(!object)) {
2246                         if (!(gfpflags & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
2247                                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
2248
2249                         local_irq_restore(flags);
2250                         return NULL;
2251                 }
2252         }
2253
2254         if (likely(!kmem_cache_debug(s)))
2255                 goto load_freelist;
2256
2257         /* Only entered in the debug case */
2258         if (!alloc_debug_processing(s, c->page, object, addr))
2259                 goto new_slab;  /* Slab failed checks. Next slab needed */
2260
2261         c->freelist = get_freepointer(s, object);
2262         deactivate_slab(s, c);
2263         c->node = NUMA_NO_NODE;
2264         local_irq_restore(flags);
2265         return object;
2266 }
2267
2268 /*
2269  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
2270  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
2271  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
2272  *
2273  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
2274  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
2275  *
2276  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
2277  */
2278 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
2279                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
2280 {
2281         void **object;
2282         struct kmem_cache_cpu *c;
2283         unsigned long tid;
2284
2285         if (slab_pre_alloc_hook(s, gfpflags))
2286                 return NULL;
2287
2288 redo:
2289
2290         /*
2291          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
2292          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
2293          * reading from one cpu area. That does not matter as long
2294          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
2295          */
2296         c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2297
2298         /*
2299          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
2300          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
2301          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
2302          * linked list in between.
2303          */
2304         tid = c->tid;
2305         barrier();
2306
2307         object = c->freelist;
2308         if (unlikely(!object || !node_match(c, node)))
2309
2310                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
2311
2312         else {
2313                 /*
2314                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
2315                  * operation and if we are on the right processor.
2316                  *
2317                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock semantics!)
2318                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
2319                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
2320                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
2321                  *
2322                  * Since this is without lock semantics the protection is only against
2323                  * code executing on this cpu *not* from access by other cpus.
2324                  */
2325                 if (unlikely(!irqsafe_cpu_cmpxchg_double(
2326                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2327                                 object, tid,
2328                                 get_freepointer_safe(s, object), next_tid(tid)))) {
2329
2330                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
2331                         goto redo;
2332                 }
2333                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
2334         }
2335
2336         if (unlikely(gfpflags & __GFP_ZERO) && object)
2337                 memset(object, 0, s->objsize);
2338
2339         slab_post_alloc_hook(s, gfpflags, object);
2340
2341         return object;
2342 }
2343
2344 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2345 {
2346         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, _RET_IP_);
2347
2348         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->objsize, s->size, gfpflags);
2349
2350         return ret;
2351 }
2352 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
2353
2354 #ifdef CONFIG_TRACING
2355 void *kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, size_t size)
2356 {
2357         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, _RET_IP_);
2358         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, gfpflags);
2359         return ret;
2360 }
2361 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
2362
2363 void *kmalloc_order_trace(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
2364 {
2365         void *ret = kmalloc_order(size, flags, order);
2366         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, PAGE_SIZE << order, flags);
2367         return ret;
2368 }
2369 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order_trace);
2370 #endif
2371
2372 #ifdef CONFIG_NUMA
2373 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
2374 {
2375         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2376
2377         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
2378                                     s->objsize, s->size, gfpflags, node);
2379
2380         return ret;
2381 }
2382 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
2383
2384 #ifdef CONFIG_TRACING
2385 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *s,
2386                                     gfp_t gfpflags,
2387                                     int node, size_t size)
2388 {
2389         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2390
2391         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2392                            size, s->size, gfpflags, node);
2393         return ret;
2394 }
2395 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
2396 #endif
2397 #endif
2398
2399 /*
2400  * Slow patch handling. This may still be called frequently since objects
2401  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
2402  *
2403  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
2404  * lock and free the item. If there is no additional partial page
2405  * handling required then we can return immediately.
2406  */
2407 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2408                         void *x, unsigned long addr)
2409 {
2410         void *prior;
2411         void **object = (void *)x;
2412         int was_frozen;
2413         int inuse;
2414         struct page new;
2415         unsigned long counters;
2416         struct kmem_cache_node *n = NULL;
2417         unsigned long uninitialized_var(flags);
2418
2419         stat(s, FREE_SLOWPATH);
2420
2421         if (kmem_cache_debug(s) && !free_debug_processing(s, page, x, addr))
2422                 return;
2423
2424         do {
2425                 prior = page->freelist;
2426                 counters = page->counters;
2427                 set_freepointer(s, object, prior);
2428                 new.counters = counters;
2429                 was_frozen = new.frozen;
2430                 new.inuse--;
2431                 if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen && !n) {
2432
2433                         if (!kmem_cache_debug(s) && !prior)
2434
2435                                 /*
2436                                  * Slab was on no list before and will be partially empty
2437                                  * We can defer the list move and instead freeze it.
2438                                  */
2439                                 new.frozen = 1;
2440
2441                         else { /* Needs to be taken off a list */
2442
2443                                 n = get_node(s, page_to_nid(page));
2444                                 /*
2445                                  * Speculatively acquire the list_lock.
2446                                  * If the cmpxchg does not succeed then we may
2447                                  * drop the list_lock without any processing.
2448                                  *
2449                                  * Otherwise the list_lock will synchronize with
2450                                  * other processors updating the list of slabs.
2451                                  */
2452                                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2453
2454                         }
2455                 }
2456                 inuse = new.inuse;
2457
2458         } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
2459                 prior, counters,
2460                 object, new.counters,
2461                 "__slab_free"));
2462
2463         if (likely(!n)) {
2464
2465                 /*
2466                  * If we just froze the page then put it onto the
2467                  * per cpu partial list.
2468                  */
2469                 if (new.frozen && !was_frozen)
2470                         put_cpu_partial(s, page, 1);
2471
2472                 /*
2473                  * The list lock was not taken therefore no list
2474                  * activity can be necessary.
2475                  */
2476                 if (was_frozen)
2477                         stat(s, FREE_FROZEN);
2478                 return;
2479         }
2480
2481         /*
2482          * was_frozen may have been set after we acquired the list_lock in
2483          * an earlier loop. So we need to check it here again.
2484          */
2485         if (was_frozen)
2486                 stat(s, FREE_FROZEN);
2487         else {
2488                 if (unlikely(!inuse && n->nr_partial > s->min_partial))
2489                         goto slab_empty;
2490
2491                 /*
2492                  * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
2493                  * then add it.
2494                  */
2495                 if (unlikely(!prior)) {
2496                         remove_full(s, page);
2497                         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2498                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2499                 }
2500         }
2501         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2502         return;
2503
2504 slab_empty:
2505         if (prior) {
2506                 /*
2507                  * Slab on the partial list.
2508                  */
2509                 remove_partial(n, page);
2510                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
2511         } else
2512                 /* Slab must be on the full list */
2513                 remove_full(s, page);
2514
2515         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2516         stat(s, FREE_SLAB);
2517         discard_slab(s, page);
2518 }
2519
2520 /*
2521  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
2522  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
2523  *
2524  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
2525  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
2526  * the item before.
2527  *
2528  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
2529  * with all sorts of special processing.
2530  */
2531 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s,
2532                         struct page *page, void *x, unsigned long addr)
2533 {
2534         void **object = (void *)x;
2535         struct kmem_cache_cpu *c;
2536         unsigned long tid;
2537
2538         slab_free_hook(s, x);
2539
2540 redo:
2541         /*
2542          * Determine the currently cpus per cpu slab.
2543          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
2544          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
2545          * during the cmpxchg then the free will succedd.
2546          */
2547         c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2548
2549         tid = c->tid;
2550         barrier();
2551
2552         if (likely(page == c->page)) {
2553                 set_freepointer(s, object, c->freelist);
2554
2555                 if (unlikely(!irqsafe_cpu_cmpxchg_double(
2556                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2557                                 c->freelist, tid,
2558                                 object, next_tid(tid)))) {
2559
2560                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
2561                         goto redo;
2562                 }
2563                 stat(s, FREE_FASTPATH);
2564         } else
2565                 __slab_free(s, page, x, addr);
2566
2567 }
2568
2569 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
2570 {
2571         struct page *page;
2572
2573         page = virt_to_head_page(x);
2574
2575         slab_free(s, page, x, _RET_IP_);
2576
2577         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
2578 }
2579 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
2580
2581 /*
2582  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
2583  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
2584  * get the required alignment by putting one properly sized object after
2585  * another.
2586  *
2587  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
2588  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
2589  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
2590  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
2591  * locking overhead.
2592  */
2593
2594 /*
2595  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
2596  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
2597  * and increases the number of allocations possible without having to
2598  * take the list_lock.
2599  */
2600 static int slub_min_order;
2601 static int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
2602 static int slub_min_objects;
2603
2604 /*
2605  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
2606  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
2607  */
2608 static int slub_nomerge;
2609
2610 /*
2611  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
2612  *
2613  * The order of allocation has significant impact on performance and other
2614  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
2615  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
2616  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
2617  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
2618  * would be wasted.
2619  *
2620  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
2621  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
2622  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
2623  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
2624  *
2625  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
2626  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
2627  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
2628  * of space in favor of a small page order.
2629  *
2630  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
2631  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
2632  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
2633  * the smallest order which will fit the object.
2634  */
2635 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
2636                                 int max_order, int fract_leftover, int reserved)
2637 {
2638         int order;
2639         int rem;
2640         int min_order = slub_min_order;
2641
2642         if (order_objects(min_order, size, reserved) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
2643                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
2644
2645         for (order = max(min_order,
2646                                 fls(min_objects * size - 1) - PAGE_SHIFT);
2647                         order <= max_order; order++) {
2648
2649                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
2650
2651                 if (slab_size < min_objects * size + reserved)
2652                         continue;
2653
2654                 rem = (slab_size - reserved) % size;
2655
2656                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
2657                         break;
2658
2659         }
2660
2661         return order;
2662 }
2663
2664 static inline int calculate_order(int size, int reserved)
2665 {
2666         int order;
2667         int min_objects;
2668         int fraction;
2669         int max_objects;
2670
2671         /*
2672          * Attempt to find best configuration for a slab. This
2673          * works by first attempting to generate a layout with
2674          * the best configuration and backing off gradually.
2675          *
2676          * First we reduce the acceptable waste in a slab. Then
2677          * we reduce the minimum objects required in a slab.
2678          */
2679         min_objects = slub_min_objects;
2680         if (!min_objects)
2681                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
2682         max_objects = order_objects(slub_max_order, size, reserved);
2683         min_objects = min(min_objects, max_objects);
2684
2685         while (min_objects > 1) {
2686                 fraction = 16;
2687                 while (fraction >= 4) {
2688                         order = slab_order(size, min_objects,
2689                                         slub_max_order, fraction, reserved);
2690                         if (order <= slub_max_order)
2691                                 return order;
2692                         fraction /= 2;
2693                 }
2694                 min_objects--;
2695         }
2696
2697         /*
2698          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
2699          * lets see if we can place a single object there.
2700          */
2701         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1, reserved);
2702         if (order <= slub_max_order)
2703                 return order;
2704
2705         /*
2706          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
2707          */
2708         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1, reserved);
2709         if (order < MAX_ORDER)
2710                 return order;
2711         return -ENOSYS;
2712 }
2713
2714 /*
2715  * Figure out what the alignment of the objects will be.
2716  */
2717 static unsigned long calculate_alignment(unsigned long flags,
2718                 unsigned long align, unsigned long size)
2719 {
2720         /*
2721          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
2722          * suggestion if the object is sufficiently large.
2723          *
2724          * The hardware cache alignment cannot override the specified
2725          * alignment though. If that is greater then use it.
2726          */
2727         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2728                 unsigned long ralign = cache_line_size();
2729                 while (size <= ralign / 2)
2730                         ralign /= 2;
2731                 align = max(align, ralign);
2732         }
2733
2734         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
2735                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2736
2737         return ALIGN(align, sizeof(void *));
2738 }
2739
2740 static void
2741 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n, struct kmem_cache *s)
2742 {
2743         n->nr_partial = 0;
2744         spin_lock_init(&n->list_lock);
2745         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
2746 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2747         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
2748         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
2749         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
2750 #endif
2751 }
2752
2753 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2754 {
2755         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
2756                         SLUB_PAGE_SHIFT * sizeof(struct kmem_cache_cpu));
2757
2758         /*
2759          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
2760          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
2761          */
2762         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
2763                                      2 * sizeof(void *));
2764
2765         if (!s->cpu_slab)
2766                 return 0;
2767
2768         init_kmem_cache_cpus(s);
2769
2770         return 1;
2771 }
2772
2773 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
2774
2775 /*
2776  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
2777  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
2778  * possible.
2779  *
2780  * Note that this function only works on the kmalloc_node_cache
2781  * when allocating for the kmalloc_node_cache. This is used for bootstrapping
2782  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
2783  */
2784 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
2785 {
2786         struct page *page;
2787         struct kmem_cache_node *n;
2788
2789         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
2790
2791         page = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
2792
2793         BUG_ON(!page);
2794         if (page_to_nid(page) != node) {
2795                 printk(KERN_ERR "SLUB: Unable to allocate memory from "
2796                                 "node %d\n", node);
2797                 printk(KERN_ERR "SLUB: Allocating a useless per node structure "
2798                                 "in order to be able to continue\n");
2799         }
2800
2801         n = page->freelist;
2802         BUG_ON(!n);
2803         page->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
2804         page->inuse = 1;
2805         page->frozen = 0;
2806         kmem_cache_node->node[node] = n;
2807 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2808         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
2809         init_tracking(kmem_cache_node, n);
2810 #endif
2811         init_kmem_cache_node(n, kmem_cache_node);
2812         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, page->objects);
2813
2814         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_HEAD);
2815 }
2816
2817 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2818 {
2819         int node;
2820
2821         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2822                 struct kmem_cache_node *n = s->node[node];
2823
2824                 if (n)
2825                         kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
2826
2827                 s->node[node] = NULL;
2828         }
2829 }
2830
2831 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2832 {
2833         int node;
2834
2835         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2836                 struct kmem_cache_node *n;
2837
2838                 if (slab_state == DOWN) {
2839                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
2840                         continue;
2841                 }
2842                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
2843                                                 GFP_KERNEL, node);
2844
2845                 if (!n) {
2846                         free_kmem_cache_nodes(s);
2847                         return 0;
2848                 }
2849
2850                 s->node[node] = n;
2851                 init_kmem_cache_node(n, s);
2852         }
2853         return 1;
2854 }
2855
2856 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
2857 {
2858         if (min < MIN_PARTIAL)
2859                 min = MIN_PARTIAL;
2860         else if (min > MAX_PARTIAL)
2861                 min = MAX_PARTIAL;
2862         s->min_partial = min;
2863 }
2864
2865 /*
2866  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
2867  * a slab object.
2868  */
2869 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
2870 {
2871         unsigned long flags = s->flags;
2872         unsigned long size = s->objsize;
2873         unsigned long align = s->align;
2874         int order;
2875
2876         /*
2877          * Round up object size to the next word boundary. We can only
2878          * place the free pointer at word boundaries and this determines
2879          * the possible location of the free pointer.
2880          */
2881         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
2882
2883 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2884         /*
2885          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
2886          * the slab may touch the object after free or before allocation
2887          * then we should never poison the object itself.
2888          */
2889         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) &&
2890                         !s->ctor)
2891                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
2892         else
2893                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
2894
2895
2896         /*
2897          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
2898          * end of the object and the free pointer. If not then add an
2899          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
2900          */
2901         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->objsize)
2902                 size += sizeof(void *);
2903 #endif
2904
2905         /*
2906          * With that we have determined the number of bytes in actual use
2907          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
2908          */
2909         s->inuse = size;
2910
2911         if (((flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
2912                 s->ctor)) {
2913                 /*
2914                  * Relocate free pointer after the object if it is not
2915                  * permitted to overwrite the first word of the object on
2916                  * kmem_cache_free.
2917                  *
2918                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
2919                  * destructor or are poisoning the objects.
2920                  */
2921                 s->offset = size;
2922                 size += sizeof(void *);
2923         }
2924
2925 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2926         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2927                 /*
2928                  * Need to store information about allocs and frees after
2929                  * the object.
2930                  */
2931                 size += 2 * sizeof(struct track);
2932
2933         if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2934                 /*
2935                  * Add some empty padding so that we can catch
2936                  * overwrites from earlier objects rather than let
2937                  * tracking information or the free pointer be
2938                  * corrupted if a user writes before the start
2939                  * of the object.
2940                  */
2941                 size += sizeof(void *);
2942 #endif
2943
2944         /*
2945          * Determine the alignment based on various parameters that the
2946          * user specified and the dynamic determination of cache line size
2947          * on bootup.
2948          */
2949         align = calculate_alignment(flags, align, s->objsize);
2950         s->align = align;
2951
2952         /*
2953          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
2954          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
2955          * each object to conform to the alignment.
2956          */
2957         size = ALIGN(size, align);
2958         s->size = size;
2959         if (forced_order >= 0)
2960                 order = forced_order;
2961         else
2962                 order = calculate_order(size, s->reserved);
2963
2964         if (order < 0)
2965                 return 0;
2966
2967         s->allocflags = 0;
2968         if (order)
2969                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
2970
2971         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
2972                 s->allocflags |= SLUB_DMA;
2973
2974         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2975                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2976
2977         /*
2978          * Determine the number of objects per slab
2979          */
2980         s->oo = oo_make(order, size, s->reserved);
2981         s->min = oo_make(get_order(size), size, s->reserved);
2982         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
2983                 s->max = s->oo;
2984
2985         return !!oo_objects(s->oo);
2986
2987 }
2988
2989 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s,
2990                 const char *name, size_t size,
2991                 size_t align, unsigned long flags,
2992                 void (*ctor)(void *))
2993 {
2994         memset(s, 0, kmem_size);
2995         s->name = name;
2996         s->ctor = ctor;
2997         s->objsize = size;
2998         s->align = align;
2999         s->flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, ctor);
3000         s->reserved = 0;
3001
3002         if (need_reserve_slab_rcu && (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
3003                 s->reserved = sizeof(struct rcu_head);
3004
3005         if (!calculate_sizes(s, -1))
3006                 goto error;
3007         if (disable_higher_order_debug) {
3008                 /*
3009                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
3010                  * order increased.
3011                  */
3012                 if (get_order(s->size) > get_order(s->objsize)) {
3013                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
3014                         s->offset = 0;
3015                         if (!calculate_sizes(s, -1))
3016                                 goto error;
3017                 }
3018         }
3019
3020 #ifdef CONFIG_CMPXCHG_DOUBLE
3021         if (system_has_cmpxchg_double() && (s->flags & SLAB_DEBUG_FLAGS) == 0)
3022                 /* Enable fast mode */
3023                 s->flags |= __CMPXCHG_DOUBLE;
3024 #endif
3025
3026         /*
3027          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
3028          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
3029          */
3030         set_min_partial(s, ilog2(s->size) / 2);
3031
3032         /*
3033          * cpu_partial determined the maximum number of objects kept in the
3034          * per cpu partial lists of a processor.
3035          *
3036          * Per cpu partial lists mainly contain slabs that just have one
3037          * object freed. If they are used for allocation then they can be
3038          * filled up again with minimal effort. The slab will never hit the
3039          * per node partial lists and therefore no locking will be required.
3040          *
3041          * This setting also determines
3042          *
3043          * A) The number of objects from per cpu partial slabs dumped to the
3044          *    per node list when we reach the limit.
3045          * B) The number of objects in cpu partial slabs to extract from the
3046          *    per node list when we run out of per cpu objects. We only fetch 50%
3047          *    to keep some capacity around for frees.
3048          */
3049         if (s->size >= PAGE_SIZE)
3050                 s->cpu_partial = 2;
3051         else if (s->size >= 1024)
3052                 s->cpu_partial = 6;
3053         else if (s->size >= 256)
3054                 s->cpu_partial = 13;
3055         else
3056                 s->cpu_partial = 30;
3057
3058         s->refcount = 1;
3059 #ifdef CONFIG_NUMA
3060         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
3061 #endif
3062         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
3063                 goto error;
3064
3065         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
3066                 return 1;
3067
3068         free_kmem_cache_nodes(s);
3069 error:
3070         if (flags & SLAB_PANIC)
3071                 panic("Cannot create slab %s size=%lu realsize=%u "
3072                         "order=%u offset=%u flags=%lx\n",
3073                         s->name, (unsigned long)size, s->size, oo_order(s->oo),
3074                         s->offset, flags);
3075         return 0;
3076 }
3077
3078 /*
3079  * Determine the size of a slab object
3080  */
3081 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
3082 {
3083         return s->objsize;
3084 }
3085 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
3086
3087 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3088                                                         const char *text)
3089 {
3090 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3091         void *addr = page_address(page);
3092         void *p;
3093         unsigned long *map = kzalloc(BITS_TO_LONGS(page->objects) *
3094                                      sizeof(long), GFP_ATOMIC);
3095         if (!map)
3096                 return;
3097         slab_err(s, page, "%s", text);
3098         slab_lock(page);
3099
3100         get_map(s, page, map);
3101         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
3102
3103                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map)) {
3104                         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu\n",
3105                                                         p, p - addr);
3106                         print_tracking(s, p);
3107                 }
3108         }
3109         slab_unlock(page);
3110         kfree(map);
3111 #endif
3112 }
3113
3114 /*
3115  * Attempt to free all partial slabs on a node.
3116  * This is called from kmem_cache_close(). We must be the last thread
3117  * using the cache and therefore we do not need to lock anymore.
3118  */
3119 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
3120 {
3121         struct page *page, *h;
3122
3123         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, lru) {
3124                 if (!page->inuse) {
3125                         remove_partial(n, page);
3126                         discard_slab(s, page);
3127                 } else {
3128                         list_slab_objects(s, page,
3129                                 "Objects remaining on kmem_cache_close()");
3130                 }
3131         }
3132 }
3133
3134 /*
3135  * Release all resources used by a slab cache.
3136  */
3137 static inline int kmem_cache_close(struct kmem_cache *s)
3138 {
3139         int node;
3140
3141         flush_all(s);
3142         free_percpu(s->cpu_slab);
3143         /* Attempt to free all objects */
3144         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3145                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3146
3147                 free_partial(s, n);
3148                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
3149                         return 1;
3150         }
3151         free_kmem_cache_nodes(s);
3152         return 0;
3153 }
3154
3155 /*
3156  * Close a cache and release the kmem_cache structure
3157  * (must be used for caches created using kmem_cache_create)
3158  */
3159 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
3160 {
3161         down_write(&slub_lock);
3162         s->refcount--;
3163         if (!s->refcount) {
3164                 list_del(&s->list);
3165                 up_write(&slub_lock);
3166                 if (kmem_cache_close(s)) {
3167                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: %s called for cache that "
3168                                 "still has objects.\n", s->name, __func__);
3169                         dump_stack();
3170                 }
3171                 if (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
3172                         rcu_barrier();
3173                 sysfs_slab_remove(s);
3174         } else
3175                 up_write(&slub_lock);
3176 }
3177 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
3178
3179 /********************************************************************
3180  *              Kmalloc subsystem
3181  *******************************************************************/
3182
3183 struct kmem_cache *kmalloc_caches[SLUB_PAGE_SHIFT];
3184 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
3185
3186 static struct kmem_cache *kmem_cache;
3187
3188 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
3189 static struct kmem_cache *kmalloc_dma_caches[SLUB_PAGE_SHIFT];
3190 #endif
3191
3192 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
3193 {
3194         get_option(&str, &slub_min_order);
3195
3196         return 1;
3197 }
3198
3199 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
3200
3201 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
3202 {
3203         get_option(&str, &slub_max_order);
3204         slub_max_order = min(slub_max_order, MAX_ORDER - 1);
3205
3206         return 1;
3207 }
3208
3209 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
3210
3211 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
3212 {
3213         get_option(&str, &slub_min_objects);
3214
3215         return 1;
3216 }
3217
3218 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
3219
3220 static int __init setup_slub_nomerge(char *str)
3221 {
3222         slub_nomerge = 1;
3223         return 1;
3224 }
3225
3226 __setup("slub_nomerge", setup_slub_nomerge);
3227
3228 static struct kmem_cache *__init create_kmalloc_cache(const char *name,
3229                                                 int size, unsigned int flags)
3230 {
3231         struct kmem_cache *s;
3232
3233         s = kmem_cache_alloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
3234
3235         /*
3236          * This function is called with IRQs disabled during early-boot on
3237          * single CPU so there's no need to take slub_lock here.
3238          */
3239         if (!kmem_cache_open(s, name, size, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
3240                                                                 flags, NULL))
3241                 goto panic;
3242
3243         list_add(&s->list, &slab_caches);
3244         return s;
3245
3246 panic:
3247         panic("Creation of kmalloc slab %s size=%d failed.\n", name, size);
3248         return NULL;
3249 }
3250
3251 /*
3252  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
3253  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
3254  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
3255  * fls.
3256  */
3257 static s8 size_index[24] = {
3258         3,      /* 8 */
3259         4,      /* 16 */
3260         5,      /* 24 */
3261         5,      /* 32 */
3262         6,      /* 40 */
3263         6,      /* 48 */
3264         6,      /* 56 */
3265         6,      /* 64 */
3266         1,      /* 72 */
3267         1,      /* 80 */
3268         1,      /* 88 */
3269         1,      /* 96 */
3270         7,      /* 104 */
3271         7,      /* 112 */
3272         7,      /* 120 */
3273         7,      /* 128 */
3274         2,      /* 136 */
3275         2,      /* 144 */
3276         2,      /* 152 */
3277         2,      /* 160 */
3278         2,      /* 168 */
3279         2,      /* 176 */
3280         2,      /* 184 */
3281         2       /* 192 */
3282 };
3283
3284 static inline int size_index_elem(size_t bytes)
3285 {
3286         return (bytes - 1) / 8;
3287 }
3288
3289 static struct kmem_cache *get_slab(size_t size, gfp_t flags)
3290 {
3291         int index;
3292
3293         if (size <= 192) {
3294                 if (!size)
3295                         return ZERO_SIZE_PTR;
3296
3297                 index = size_index[size_index_elem(size)];
3298         } else
3299                 index = fls(size - 1);
3300
3301 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
3302         if (unlikely((flags & SLUB_DMA)))
3303                 return kmalloc_dma_caches[index];
3304
3305 #endif
3306         return kmalloc_caches[index];
3307 }
3308
3309 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3310 {
3311         struct kmem_cache *s;
3312         void *ret;
3313
3314         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
3315                 return kmalloc_large(size, flags);
3316
3317         s = get_slab(size, flags);
3318
3319         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3320                 return s;
3321
3322         ret = slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE, _RET_IP_);
3323
3324         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
3325
3326         return ret;
3327 }
3328 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3329
3330 #ifdef CONFIG_NUMA
3331 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3332 {
3333         struct page *page;
3334         void *ptr = NULL;
3335
3336         flags |= __GFP_COMP | __GFP_NOTRACK;
3337         page = alloc_pages_node(node, flags, get_order(size));
3338         if (page)
3339                 ptr = page_address(page);
3340
3341         kmemleak_alloc(ptr, size, 1, flags);
3342         return ptr;
3343 }
3344
3345 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3346 {
3347         struct kmem_cache *s;
3348         void *ret;
3349
3350         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE)) {
3351                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
3352
3353                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3354                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
3355                                    flags, node);
3356
3357                 return ret;
3358         }
3359
3360         s = get_slab(size, flags);
3361
3362         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3363                 return s;
3364
3365         ret = slab_alloc(s, flags, node, _RET_IP_);
3366
3367         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
3368
3369         return ret;
3370 }
3371 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3372 #endif
3373
3374 size_t ksize(const void *object)
3375 {
3376         struct page *page;
3377
3378         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
3379                 return 0;
3380
3381         page = virt_to_head_page(object);
3382
3383         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3384                 WARN_ON(!PageCompound(page));
3385                 return PAGE_SIZE << compound_order(page);
3386         }
3387
3388         return slab_ksize(page->slab);
3389 }
3390 EXPORT_SYMBOL(ksize);
3391
3392 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3393 bool verify_mem_not_deleted(const void *x)
3394 {
3395         struct page *page;
3396         void *object = (void *)x;
3397         unsigned long flags;
3398         bool rv;
3399
3400         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
3401                 return false;
3402
3403         local_irq_save(flags);
3404
3405         page = virt_to_head_page(x);
3406         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3407                 /* maybe it was from stack? */
3408                 rv = true;
3409                 goto out_unlock;
3410         }
3411
3412         slab_lock(page);
3413         if (on_freelist(page->slab, page, object)) {
3414                 object_err(page->slab, page, object, "Object is on free-list");
3415                 rv = false;
3416         } else {
3417                 rv = true;
3418         }
3419         slab_unlock(page);
3420
3421 out_unlock:
3422         local_irq_restore(flags);
3423         return rv;
3424 }
3425 EXPORT_SYMBOL(verify_mem_not_deleted);
3426 #endif
3427
3428 void kfree(const void *x)
3429 {
3430         struct page *page;
3431         void *object = (void *)x;
3432
3433         trace_kfree(_RET_IP_, x);
3434
3435         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
3436                 return;
3437
3438         page = virt_to_head_page(x);
3439         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3440                 BUG_ON(!PageCompound(page));
3441                 kmemleak_free(x);
3442                 put_page(page);
3443                 return;
3444         }
3445         slab_free(page->slab, page, object, _RET_IP_);
3446 }
3447 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3448
3449 /*
3450  * kmem_cache_shrink removes empty slabs from the partial lists and sorts
3451  * the remaining slabs by the number of items in use. The slabs with the
3452  * most items in use come first. New allocations will then fill those up
3453  * and thus they can be removed from the partial lists.
3454  *
3455  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
3456  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
3457  * are freed in them.
3458  */
3459 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
3460 {
3461         int node;
3462         int i;
3463         struct kmem_cache_node *n;
3464         struct page *page;
3465         struct page *t;
3466         int objects = oo_objects(s->max);
3467         struct list_head *slabs_by_inuse =
3468                 kmalloc(sizeof(struct list_head) * objects, GFP_KERNEL);
3469         unsigned long flags;
3470
3471         if (!slabs_by_inuse)
3472                 return -ENOMEM;
3473
3474         flush_all(s);
3475         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3476                 n = get_node(s, node);
3477
3478                 if (!n->nr_partial)
3479                         continue;
3480
3481                 for (i = 0; i < objects; i++)
3482                         INIT_LIST_HEAD(slabs_by_inuse + i);
3483
3484                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3485
3486                 /*
3487                  * Build lists indexed by the items in use in each slab.
3488                  *
3489                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
3490                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
3491                  */
3492                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, lru) {
3493                         list_move(&page->lru, slabs_by_inuse + page->inuse);
3494                         if (!page->inuse)
3495                                 n->nr_partial--;
3496                 }
3497
3498                 /*
3499                  * Rebuild the partial list with the slabs filled up most
3500                  * first and the least used slabs at the end.
3501                  */
3502                 for (i = objects - 1; i > 0; i--)
3503                         list_splice(slabs_by_inuse + i, n->partial.prev);
3504
3505                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3506
3507                 /* Release empty slabs */
3508                 list_for_each_entry_safe(page, t, slabs_by_inuse, lru)
3509                         discard_slab(s, page);
3510         }
3511
3512         kfree(slabs_by_inuse);
3513         return 0;
3514 }
3515 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
3516
3517 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
3518 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
3519 {
3520         struct kmem_cache *s;
3521
3522         down_read(&slub_lock);
3523         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
3524                 kmem_cache_shrink(s);
3525         up_read(&slub_lock);
3526
3527         return 0;
3528 }
3529
3530 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
3531 {
3532         struct kmem_cache_node *n;
3533         struct kmem_cache *s;
3534         struct memory_notify *marg = arg;
3535         int offline_node;
3536
3537         offline_node = marg->status_change_nid;
3538
3539         /*
3540          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
3541          * for it yet.
3542          */
3543         if (offline_node < 0)
3544                 return;
3545
3546         down_read(&slub_lock);