tcp: enforce tcp_min_snd_mss in tcp_mtu_probing()
[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 void prefetch_freepointer(const struct kmem_cache *s, void *object)
273 {
274         prefetch(object + s->offset);
275 }
276
277 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
278 {
279         void *p;
280
281 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
282         probe_kernel_read(&p, (void **)(object + s->offset), sizeof(p));
283 #else
284         p = get_freepointer(s, object);
285 #endif
286         return p;
287 }
288
289 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
290 {
291         *(void **)(object + s->offset) = fp;
292 }
293
294 /* Loop over all objects in a slab */
295 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
296         for (__p = (__addr); __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size;\
297                         __p += (__s)->size)
298
299 /* Determine object index from a given position */
300 static inline int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
301 {
302         return (p - addr) / s->size;
303 }
304
305 static inline size_t slab_ksize(const struct kmem_cache *s)
306 {
307 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
308         /*
309          * Debugging requires use of the padding between object
310          * and whatever may come after it.
311          */
312         if (s->flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON))
313                 return s->objsize;
314
315 #endif
316         /*
317          * If we have the need to store the freelist pointer
318          * back there or track user information then we can
319          * only use the space before that information.
320          */
321         if (s->flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_STORE_USER))
322                 return s->inuse;
323         /*
324          * Else we can use all the padding etc for the allocation
325          */
326         return s->size;
327 }
328
329 static inline int order_objects(int order, unsigned long size, int reserved)
330 {
331         return ((PAGE_SIZE << order) - reserved) / size;
332 }
333
334 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(int order,
335                 unsigned long size, int reserved)
336 {
337         struct kmem_cache_order_objects x = {
338                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size, reserved)
339         };
340
341         return x;
342 }
343
344 static inline int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
345 {
346         return x.x >> OO_SHIFT;
347 }
348
349 static inline int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
350 {
351         return x.x & OO_MASK;
352 }
353
354 /*
355  * Per slab locking using the pagelock
356  */
357 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
358 {
359         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
360 }
361
362 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
363 {
364         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
365 }
366
367 /* Interrupts must be disabled (for the fallback code to work right) */
368 static inline bool __cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
369                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
370                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
371                 const char *n)
372 {
373         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
374 #ifdef CONFIG_CMPXCHG_DOUBLE
375         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
376                 if (cmpxchg_double(&page->freelist,
377                         freelist_old, counters_old,
378                         freelist_new, counters_new))
379                 return 1;
380         } else
381 #endif
382         {
383                 slab_lock(page);
384                 if (page->freelist == freelist_old && page->counters == counters_old) {
385                         page->freelist = freelist_new;
386                         page->counters = counters_new;
387                         slab_unlock(page);
388                         return 1;
389                 }
390                 slab_unlock(page);
391         }
392
393         cpu_relax();
394         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
395
396 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
397         printk(KERN_INFO "%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
398 #endif
399
400         return 0;
401 }
402
403 static inline bool cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
404                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
405                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
406                 const char *n)
407 {
408 #ifdef CONFIG_CMPXCHG_DOUBLE
409         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
410                 if (cmpxchg_double(&page->freelist,
411                         freelist_old, counters_old,
412                         freelist_new, counters_new))
413                 return 1;
414         } else
415 #endif
416         {
417                 unsigned long flags;
418
419                 local_irq_save(flags);
420                 slab_lock(page);
421                 if (page->freelist == freelist_old && page->counters == counters_old) {
422                         page->freelist = freelist_new;
423                         page->counters = counters_new;
424                         slab_unlock(page);
425                         local_irq_restore(flags);
426                         return 1;
427                 }
428                 slab_unlock(page);
429                 local_irq_restore(flags);
430         }
431
432         cpu_relax();
433         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
434
435 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
436         printk(KERN_INFO "%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
437 #endif
438
439         return 0;
440 }
441
442 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
443 /*
444  * Determine a map of object in use on a page.
445  *
446  * Node listlock must be held to guarantee that the page does
447  * not vanish from under us.
448  */
449 static void get_map(struct kmem_cache *s, struct page *page, unsigned long *map)
450 {
451         void *p;
452         void *addr = page_address(page);
453
454         for (p = page->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
455                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
456 }
457
458 /*
459  * Debug settings:
460  */
461 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
462 static int slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
463 #else
464 static int slub_debug;
465 #endif
466
467 static char *slub_debug_slabs;
468 static int disable_higher_order_debug;
469
470 /*
471  * Object debugging
472  */
473 static void print_section(char *text, u8 *addr, unsigned int length)
474 {
475         print_hex_dump(KERN_ERR, text, DUMP_PREFIX_ADDRESS, 16, 1, addr,
476                         length, 1);
477 }
478
479 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
480         enum track_item alloc)
481 {
482         struct track *p;
483
484         if (s->offset)
485                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
486         else
487                 p = object + s->inuse;
488
489         return p + alloc;
490 }
491
492 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
493                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
494 {
495         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
496
497         if (addr) {
498 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
499                 struct stack_trace trace;
500                 int i;
501
502                 trace.nr_entries = 0;
503                 trace.max_entries = TRACK_ADDRS_COUNT;
504                 trace.entries = p->addrs;
505                 trace.skip = 3;
506                 save_stack_trace(&trace);
507
508                 /* See rant in lockdep.c */
509                 if (trace.nr_entries != 0 &&
510                     trace.entries[trace.nr_entries - 1] == ULONG_MAX)
511                         trace.nr_entries--;
512
513                 for (i = trace.nr_entries; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
514                         p->addrs[i] = 0;
515 #endif
516                 p->addr = addr;
517                 p->cpu = smp_processor_id();
518                 p->pid = current->pid;
519                 p->when = jiffies;
520         } else
521                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
522 }
523
524 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
525 {
526         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
527                 return;
528
529         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
530         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
531 }
532
533 static void print_track(const char *s, struct track *t)
534 {
535         if (!t->addr)
536                 return;
537
538         printk(KERN_ERR "INFO: %s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
539                 s, (void *)t->addr, jiffies - t->when, t->cpu, t->pid);
540 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
541         {
542                 int i;
543                 for (i = 0; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
544                         if (t->addrs[i])
545                                 printk(KERN_ERR "\t%pS\n", (void *)t->addrs[i]);
546                         else
547                                 break;
548         }
549 #endif
550 }
551
552 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
553 {
554         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
555                 return;
556
557         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC));
558         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE));
559 }
560
561 static void print_page_info(struct page *page)
562 {
563         printk(KERN_ERR "INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
564                 page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
565
566 }
567
568 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
569 {
570         va_list args;
571         char buf[100];
572
573         va_start(args, fmt);
574         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
575         va_end(args);
576         printk(KERN_ERR "========================================"
577                         "=====================================\n");
578         printk(KERN_ERR "BUG %s: %s\n", s->name, buf);
579         printk(KERN_ERR "----------------------------------------"
580                         "-------------------------------------\n\n");
581 }
582
583 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
584 {
585         va_list args;
586         char buf[100];
587
588         va_start(args, fmt);
589         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
590         va_end(args);
591         printk(KERN_ERR "FIX %s: %s\n", s->name, buf);
592 }
593
594 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
595 {
596         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
597         u8 *addr = page_address(page);
598
599         print_tracking(s, p);
600
601         print_page_info(page);
602
603         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
604                         p, p - addr, get_freepointer(s, p));
605
606         if (p > addr + 16)
607                 print_section("Bytes b4 ", p - 16, 16);
608
609         print_section("Object ", p, min_t(unsigned long, s->objsize,
610                                 PAGE_SIZE));
611         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
612                 print_section("Redzone ", p + s->objsize,
613                         s->inuse - s->objsize);
614
615         if (s->offset)
616                 off = s->offset + sizeof(void *);
617         else
618                 off = s->inuse;
619
620         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
621                 off += 2 * sizeof(struct track);
622
623         if (off != s->size)
624                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
625                 print_section("Padding ", p + off, s->size - off);
626
627         dump_stack();
628 }
629
630 static void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
631                         u8 *object, char *reason)
632 {
633         slab_bug(s, "%s", reason);
634         print_trailer(s, page, object);
635 }
636
637 static void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page, char *fmt, ...)
638 {
639         va_list args;
640         char buf[100];
641
642         va_start(args, fmt);
643         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
644         va_end(args);
645         slab_bug(s, "%s", buf);
646         print_page_info(page);
647         dump_stack();
648 }
649
650 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
651 {
652         u8 *p = object;
653
654         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
655                 memset(p, POISON_FREE, s->objsize - 1);
656                 p[s->objsize - 1] = POISON_END;
657         }
658
659         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
660                 memset(p + s->objsize, val, s->inuse - s->objsize);
661 }
662
663 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
664                                                 void *from, void *to)
665 {
666         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
667         memset(from, data, to - from);
668 }
669
670 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
671                         u8 *object, char *what,
672                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
673 {
674         u8 *fault;
675         u8 *end;
676
677         fault = memchr_inv(start, value, bytes);
678         if (!fault)
679                 return 1;
680
681         end = start + bytes;
682         while (end > fault && end[-1] == value)
683                 end--;
684
685         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
686         printk(KERN_ERR "INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
687                                         fault, end - 1, fault[0], value);
688         print_trailer(s, page, object);
689
690         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
691         return 0;
692 }
693
694 /*
695  * Object layout:
696  *
697  * object address
698  *      Bytes of the object to be managed.
699  *      If the freepointer may overlay the object then the free
700  *      pointer is the first word of the object.
701  *
702  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
703  *      0xa5 (POISON_END)
704  *
705  * object + s->objsize
706  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
707  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
708  *      objsize == inuse.
709  *
710  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
711  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
712  *
713  * object + s->inuse
714  *      Meta data starts here.
715  *
716  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
717  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
718  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
719  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
720  *              before the word boundary.
721  *
722  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
723  *
724  * object + s->size
725  *      Nothing is used beyond s->size.
726  *
727  * If slabcaches are merged then the objsize and inuse boundaries are mostly
728  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
729  * may be used with merged slabcaches.
730  */
731
732 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
733 {
734         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
735
736         if (s->offset)
737                 /* Freepointer is placed after the object. */
738                 off += sizeof(void *);
739
740         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
741                 /* We also have user information there */
742                 off += 2 * sizeof(struct track);
743
744         if (s->size == off)
745                 return 1;
746
747         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
748                                 p + off, POISON_INUSE, s->size - off);
749 }
750
751 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
752 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
753 {
754         u8 *start;
755         u8 *fault;
756         u8 *end;
757         int length;
758         int remainder;
759
760         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
761                 return 1;
762
763         start = page_address(page);
764         length = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) - s->reserved;
765         end = start + length;
766         remainder = length % s->size;
767         if (!remainder)
768                 return 1;
769
770         fault = memchr_inv(end - remainder, POISON_INUSE, remainder);
771         if (!fault)
772                 return 1;
773         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
774                 end--;
775
776         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
777         print_section("Padding ", end - remainder, remainder);
778
779         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, end - remainder, end);
780         return 0;
781 }
782
783 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
784                                         void *object, u8 val)
785 {
786         u8 *p = object;
787         u8 *endobject = object + s->objsize;
788
789         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
790                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
791                         endobject, val, s->inuse - s->objsize))
792                         return 0;
793         } else {
794                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->objsize < s->inuse) {
795                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
796                                 endobject, POISON_INUSE, s->inuse - s->objsize);
797                 }
798         }
799
800         if (s->flags & SLAB_POISON) {
801                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
802                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
803                                         POISON_FREE, s->objsize - 1) ||
804                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
805                                 p + s->objsize - 1, POISON_END, 1)))
806                         return 0;
807                 /*
808                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
809                  */
810                 check_pad_bytes(s, page, p);
811         }
812
813         if (!s->offset && val == SLUB_RED_ACTIVE)
814                 /*
815                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
816                  * freepointer while object is allocated.
817                  */
818                 return 1;
819
820         /* Check free pointer validity */
821         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
822                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
823                 /*
824                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
825                  * of the free objects in this slab. May cause
826                  * another error because the object count is now wrong.
827                  */
828                 set_freepointer(s, p, NULL);
829                 return 0;
830         }
831         return 1;
832 }
833
834 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
835 {
836         int maxobj;
837
838         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
839
840         if (!PageSlab(page)) {
841                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
842                 return 0;
843         }
844
845         maxobj = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
846         if (page->objects > maxobj) {
847                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
848                         s->name, page->objects, maxobj);
849                 return 0;
850         }
851         if (page->inuse > page->objects) {
852                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
853                         s->name, page->inuse, page->objects);
854                 return 0;
855         }
856         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
857         slab_pad_check(s, page);
858         return 1;
859 }
860
861 /*
862  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
863  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
864  */
865 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
866 {
867         int nr = 0;
868         void *fp;
869         void *object = NULL;
870         unsigned long max_objects;
871
872         fp = page->freelist;
873         while (fp && nr <= page->objects) {
874                 if (fp == search)
875                         return 1;
876                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
877                         if (object) {
878                                 object_err(s, page, object,
879                                         "Freechain corrupt");
880                                 set_freepointer(s, object, NULL);
881                                 break;
882                         } else {
883                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
884                                 page->freelist = NULL;
885                                 page->inuse = page->objects;
886                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
887                                 return 0;
888                         }
889                         break;
890                 }
891                 object = fp;
892                 fp = get_freepointer(s, object);
893                 nr++;
894         }
895
896         max_objects = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
897         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
898                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
899
900         if (page->objects != max_objects) {
901                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but "
902                         "should be %d", page->objects, max_objects);
903                 page->objects = max_objects;
904                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
905         }
906         if (page->inuse != page->objects - nr) {
907                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but "
908                         "counted were %d", page->inuse, page->objects - nr);
909                 page->inuse = page->objects - nr;
910                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
911         }
912         return search == NULL;
913 }
914
915 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
916                                                                 int alloc)
917 {
918         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
919                 printk(KERN_INFO "TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
920                         s->name,
921                         alloc ? "alloc" : "free",
922                         object, page->inuse,
923                         page->freelist);
924
925                 if (!alloc)
926                         print_section("Object ", (void *)object, s->objsize);
927
928                 dump_stack();
929         }
930 }
931
932 /*
933  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
934  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
935  */
936 static inline int slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
937 {
938         flags &= gfp_allowed_mask;
939         lockdep_trace_alloc(flags);
940         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
941
942         return should_failslab(s->objsize, flags, s->flags);
943 }
944
945 static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, void *object)
946 {
947         flags &= gfp_allowed_mask;
948         kmemcheck_slab_alloc(s, flags, object, slab_ksize(s));
949         kmemleak_alloc_recursive(object, s->objsize, 1, s->flags, flags);
950 }
951
952 static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x)
953 {
954         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
955
956         /*
957          * Trouble is that we may no longer disable interupts in the fast path
958          * So in order to make the debug calls that expect irqs to be
959          * disabled we need to disable interrupts temporarily.
960          */
961 #if defined(CONFIG_KMEMCHECK) || defined(CONFIG_LOCKDEP)
962         {
963                 unsigned long flags;
964
965                 local_irq_save(flags);
966                 kmemcheck_slab_free(s, x, s->objsize);
967                 debug_check_no_locks_freed(x, s->objsize);
968                 local_irq_restore(flags);
969         }
970 #endif
971         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
972                 debug_check_no_obj_freed(x, s->objsize);
973 }
974
975 /*
976  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
977  *
978  * list_lock must be held.
979  */
980 static void add_full(struct kmem_cache *s,
981         struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
982 {
983         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
984                 return;
985
986         list_add(&page->lru, &n->full);
987 }
988
989 /*
990  * list_lock must be held.
991  */
992 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page)
993 {
994         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
995                 return;
996
997         list_del(&page->lru);
998 }
999
1000 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
1001 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1002 {
1003         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1004
1005         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1006 }
1007
1008 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1009 {
1010         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1011 }
1012
1013 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1014 {
1015         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1016
1017         /*
1018          * May be called early in order to allocate a slab for the
1019          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1020          * dilemma by deferring the increment of the count during
1021          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1022          */
1023         if (n) {
1024                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1025                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1026         }
1027 }
1028 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1029 {
1030         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1031
1032         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1033         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1034 }
1035
1036 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1037 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1038                                                                 void *object)
1039 {
1040         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
1041                 return;
1042
1043         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1044         init_tracking(s, object);
1045 }
1046
1047 static noinline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1048                                         void *object, unsigned long addr)
1049 {
1050         if (!check_slab(s, page))
1051                 goto bad;
1052
1053         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1054                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
1055                 goto bad;
1056         }
1057
1058         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1059                 goto bad;
1060
1061         /* Success perform special debug activities for allocs */
1062         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1063                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
1064         trace(s, page, object, 1);
1065         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1066         return 1;
1067
1068 bad:
1069         if (PageSlab(page)) {
1070                 /*
1071                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1072                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1073                  * as used avoids touching the remaining objects.
1074                  */
1075                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1076                 page->inuse = page->objects;
1077                 page->freelist = NULL;
1078         }
1079         return 0;
1080 }
1081
1082 static noinline int free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1083                  struct page *page, void *object, unsigned long addr)
1084 {
1085         unsigned long flags;
1086         int rc = 0;
1087
1088         local_irq_save(flags);
1089         slab_lock(page);
1090
1091         if (!check_slab(s, page))
1092                 goto fail;
1093
1094         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1095                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1096                 goto fail;
1097         }
1098
1099         if (on_freelist(s, page, object)) {
1100                 object_err(s, page, object, "Object already free");
1101                 goto fail;
1102         }
1103
1104         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1105                 goto out;
1106
1107         if (unlikely(s != page->slab)) {
1108                 if (!PageSlab(page)) {
1109                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) "
1110                                 "outside of slab", object);
1111                 } else if (!page->slab) {
1112                         printk(KERN_ERR
1113                                 "SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1114                                                 object);
1115                         dump_stack();
1116                 } else
1117                         object_err(s, page, object,
1118                                         "page slab pointer corrupt.");
1119                 goto fail;
1120         }
1121
1122         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1123                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
1124         trace(s, page, object, 0);
1125         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1126         rc = 1;
1127 out:
1128         slab_unlock(page);
1129         local_irq_restore(flags);
1130         return rc;
1131
1132 fail:
1133         slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
1134         goto out;
1135 }
1136
1137 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1138 {
1139         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1140         if (*str++ != '=' || !*str)
1141                 /*
1142                  * No options specified. Switch on full debugging.
1143                  */
1144                 goto out;
1145
1146         if (*str == ',')
1147                 /*
1148                  * No options but restriction on slabs. This means full
1149                  * debugging for slabs matching a pattern.
1150                  */
1151                 goto check_slabs;
1152
1153         if (tolower(*str) == 'o') {
1154                 /*
1155                  * Avoid enabling debugging on caches if its minimum order
1156                  * would increase as a result.
1157                  */
1158                 disable_higher_order_debug = 1;
1159                 goto out;
1160         }
1161
1162         slub_debug = 0;
1163         if (*str == '-')
1164                 /*
1165                  * Switch off all debugging measures.
1166                  */
1167                 goto out;
1168
1169         /*
1170          * Determine which debug features should be switched on
1171          */
1172         for (; *str && *str != ','; str++) {
1173                 switch (tolower(*str)) {
1174                 case 'f':
1175                         slub_debug |= SLAB_DEBUG_FREE;
1176                         break;
1177                 case 'z':
1178                         slub_debug |= SLAB_RED_ZONE;
1179                         break;
1180                 case 'p':
1181                         slub_debug |= SLAB_POISON;
1182                         break;
1183                 case 'u':
1184                         slub_debug |= SLAB_STORE_USER;
1185                         break;
1186                 case 't':
1187                         slub_debug |= SLAB_TRACE;
1188                         break;
1189                 case 'a':
1190                         slub_debug |= SLAB_FAILSLAB;
1191                         break;
1192                 default:
1193                         printk(KERN_ERR "slub_debug option '%c' "
1194                                 "unknown. skipped\n", *str);
1195                 }
1196         }
1197
1198 check_slabs:
1199         if (*str == ',')
1200                 slub_debug_slabs = str + 1;
1201 out:
1202         return 1;
1203 }
1204
1205 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1206
1207 static unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1208         unsigned long flags, const char *name,
1209         void (*ctor)(void *))
1210 {
1211         /*
1212          * Enable debugging if selected on the kernel commandline.
1213          */
1214         if (slub_debug && (!slub_debug_slabs ||
1215                 !strncmp(slub_debug_slabs, name, strlen(slub_debug_slabs))))
1216                 flags |= slub_debug;
1217
1218         return flags;
1219 }
1220 #else
1221 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1222                         struct page *page, void *object) {}
1223
1224 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1225         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1226
1227 static inline int free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1228         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1229
1230 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1231                         { return 1; }
1232 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1233                         void *object, u8 val) { return 1; }
1234 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1235                                         struct page *page) {}
1236 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page) {}
1237 static inline unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1238         unsigned long flags, const char *name,
1239         void (*ctor)(void *))
1240 {
1241         return flags;
1242 }
1243 #define slub_debug 0
1244
1245 #define disable_higher_order_debug 0
1246
1247 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1248                                                         { return 0; }
1249 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1250                                                         { return 0; }
1251 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1252                                                         int objects) {}
1253 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1254                                                         int objects) {}
1255
1256 static inline int slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
1257                                                         { return 0; }
1258
1259 static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
1260                 void *object) {}
1261
1262 static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x) {}
1263
1264 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1265
1266 /*
1267  * Slab allocation and freeing
1268  */
1269 static inline struct page *alloc_slab_page(gfp_t flags, int node,
1270                                         struct kmem_cache_order_objects oo)
1271 {
1272         int order = oo_order(oo);
1273
1274         flags |= __GFP_NOTRACK;
1275
1276         if (node == NUMA_NO_NODE)
1277                 return alloc_pages(flags, order);
1278         else
1279                 return alloc_pages_exact_node(node, flags, order);
1280 }
1281
1282 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1283 {
1284         struct page *page;
1285         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1286         gfp_t alloc_gfp;
1287
1288         flags &= gfp_allowed_mask;
1289
1290         if (flags & __GFP_WAIT)
1291                 local_irq_enable();
1292
1293         flags |= s->allocflags;
1294
1295         /*
1296          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1297          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1298          */
1299         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1300
1301         page = alloc_slab_page(alloc_gfp, node, oo);
1302         if (unlikely(!page)) {
1303                 oo = s->min;
1304                 /*
1305                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1306                  * Try a lower order alloc if possible
1307                  */
1308                 page = alloc_slab_page(flags, node, oo);
1309
1310                 if (page)
1311                         stat(s, ORDER_FALLBACK);
1312         }
1313
1314         if (flags & __GFP_WAIT)
1315                 local_irq_disable();
1316
1317         if (!page)
1318                 return NULL;
1319
1320         if (kmemcheck_enabled
1321                 && !(s->flags & (SLAB_NOTRACK | DEBUG_DEFAULT_FLAGS))) {
1322                 int pages = 1 << oo_order(oo);
1323
1324                 kmemcheck_alloc_shadow(page, oo_order(oo), flags, node);
1325
1326                 /*
1327                  * Objects from caches that have a constructor don't get
1328                  * cleared when they're allocated, so we need to do it here.
1329                  */
1330                 if (s->ctor)
1331                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, pages);
1332                 else
1333                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, pages);
1334         }
1335
1336         page->objects = oo_objects(oo);
1337         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1338                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1339                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1340                 1 << oo_order(oo));
1341
1342         return page;
1343 }
1344
1345 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1346                                 void *object)
1347 {
1348         setup_object_debug(s, page, object);
1349         if (unlikely(s->ctor))
1350                 s->ctor(object);
1351 }
1352
1353 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1354 {
1355         struct page *page;
1356         void *start;
1357         void *last;
1358         void *p;
1359
1360         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
1361
1362         page = allocate_slab(s,
1363                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1364         if (!page)
1365                 goto out;
1366
1367         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1368         page->slab = s;
1369         page->flags |= 1 << PG_slab;
1370
1371         start = page_address(page);
1372
1373         if (unlikely(s->flags & SLAB_POISON))
1374                 memset(start, POISON_INUSE, PAGE_SIZE << compound_order(page));
1375
1376         last = start;
1377         for_each_object(p, s, start, page->objects) {
1378                 setup_object(s, page, last);
1379                 set_freepointer(s, last, p);
1380                 last = p;
1381         }
1382         setup_object(s, page, last);
1383         set_freepointer(s, last, NULL);
1384
1385         page->freelist = start;
1386         page->inuse = page->objects;
1387         page->frozen = 1;
1388 out:
1389         return page;
1390 }
1391
1392 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1393 {
1394         int order = compound_order(page);
1395         int pages = 1 << order;
1396
1397         if (kmem_cache_debug(s)) {
1398                 void *p;
1399
1400                 slab_pad_check(s, page);
1401                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1402                                                 page->objects)
1403                         check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE);
1404         }
1405
1406         kmemcheck_free_shadow(page, compound_order(page));
1407
1408         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1409                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1410                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1411                 -pages);
1412
1413         __ClearPageSlab(page);
1414         reset_page_mapcount(page);
1415         if (current->reclaim_state)
1416                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1417         __free_pages(page, order);
1418 }
1419
1420 #define need_reserve_slab_rcu                                           \
1421         (sizeof(((struct page *)NULL)->lru) < sizeof(struct rcu_head))
1422
1423 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1424 {
1425         struct page *page;
1426
1427         if (need_reserve_slab_rcu)
1428                 page = virt_to_head_page(h);
1429         else
1430                 page = container_of((struct list_head *)h, struct page, lru);
1431
1432         __free_slab(page->slab, page);
1433 }
1434
1435 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1436 {
1437         if (unlikely(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1438                 struct rcu_head *head;
1439
1440                 if (need_reserve_slab_rcu) {
1441                         int order = compound_order(page);
1442                         int offset = (PAGE_SIZE << order) - s->reserved;
1443
1444                         VM_BUG_ON(s->reserved != sizeof(*head));
1445                         head = page_address(page) + offset;
1446                 } else {
1447                         /*
1448                          * RCU free overloads the RCU head over the LRU
1449                          */
1450                         head = (void *)&page->lru;
1451                 }
1452
1453                 call_rcu(head, rcu_free_slab);
1454         } else
1455                 __free_slab(s, page);
1456 }
1457
1458 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1459 {
1460         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1461         free_slab(s, page);
1462 }
1463
1464 /*
1465  * Management of partially allocated slabs.
1466  *
1467  * list_lock must be held.
1468  */
1469 static inline void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1470                                 struct page *page, int tail)
1471 {
1472         n->nr_partial++;
1473         if (tail == DEACTIVATE_TO_TAIL)
1474                 list_add_tail(&page->lru, &n->partial);
1475         else
1476                 list_add(&page->lru, &n->partial);
1477 }
1478
1479 /*
1480  * list_lock must be held.
1481  */
1482 static inline void remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
1483                                         struct page *page)
1484 {
1485         list_del(&page->lru);
1486         n->nr_partial--;
1487 }
1488
1489 /*
1490  * Lock slab, remove from the partial list and put the object into the
1491  * per cpu freelist.
1492  *
1493  * Returns a list of objects or NULL if it fails.
1494  *
1495  * Must hold list_lock.
1496  */
1497 static inline void *acquire_slab(struct kmem_cache *s,
1498                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
1499                 int mode)
1500 {
1501         void *freelist;
1502         unsigned long counters;
1503         struct page new;
1504
1505         /*
1506          * Zap the freelist and set the frozen bit.
1507          * The old freelist is the list of objects for the
1508          * per cpu allocation list.
1509          */
1510         do {
1511                 freelist = page->freelist;
1512                 counters = page->counters;
1513                 new.counters = counters;
1514                 if (mode) {
1515                         new.inuse = page->objects;
1516                         new.freelist = NULL;
1517                 } else {
1518                         new.freelist = freelist;
1519                 }
1520
1521                 VM_BUG_ON(new.frozen);
1522                 new.frozen = 1;
1523
1524         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1525                         freelist, counters,
1526                         new.freelist, new.counters,
1527                         "lock and freeze"));
1528
1529         remove_partial(n, page);
1530         return freelist;
1531 }
1532
1533 static int put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain);
1534
1535 /*
1536  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1537  */
1538 static void *get_partial_node(struct kmem_cache *s,
1539                 struct kmem_cache_node *n, struct kmem_cache_cpu *c)
1540 {
1541         struct page *page, *page2;
1542         void *object = NULL;
1543
1544         /*
1545          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1546          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1547          * partial slab and there is none available then get_partials()
1548          * will return NULL.
1549          */
1550         if (!n || !n->nr_partial)
1551                 return NULL;
1552
1553         spin_lock(&n->list_lock);
1554         list_for_each_entry_safe(page, page2, &n->partial, lru) {
1555                 void *t = acquire_slab(s, n, page, object == NULL);
1556                 int available;
1557
1558                 if (!t)
1559                         break;
1560
1561                 if (!object) {
1562                         c->page = page;
1563                         stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1564                         object = t;
1565                         available =  page->objects - page->inuse;
1566                 } else {
1567                         available = put_cpu_partial(s, page, 0);
1568                 }
1569                 if (kmem_cache_debug(s) || available > s->cpu_partial / 2)
1570                         break;
1571
1572         }
1573         spin_unlock(&n->list_lock);
1574         return object;
1575 }
1576
1577 /*
1578  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1579  */
1580 static struct page *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
1581                 struct kmem_cache_cpu *c)
1582 {
1583 #ifdef CONFIG_NUMA
1584         struct zonelist *zonelist;
1585         struct zoneref *z;
1586         struct zone *zone;
1587         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1588         void *object;
1589         unsigned int cpuset_mems_cookie;
1590
1591         /*
1592          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1593          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1594          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1595          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1596          *
1597          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1598          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1599          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1600          * from other nodes and filled up.
1601          *
1602          * If /sys/kernel/slab/xx/defrag_ratio is set to 100 (which makes
1603          * defrag_ratio = 1000) then every (well almost) allocation will
1604          * first attempt to defrag slab caches on other nodes. This means
1605          * scanning over all nodes to look for partial slabs which may be
1606          * expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1607          * with available objects.
1608          */
1609         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1610                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1611                 return NULL;
1612
1613         do {
1614                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
1615                 zonelist = node_zonelist(slab_node(), flags);
1616                 for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1617                         struct kmem_cache_node *n;
1618
1619                         n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1620
1621                         if (n && cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
1622                                         n->nr_partial > s->min_partial) {
1623                                 object = get_partial_node(s, n, c);
1624                                 if (object) {
1625                                         /*
1626                                          * Return the object even if
1627                                          * put_mems_allowed indicated that
1628                                          * the cpuset mems_allowed was
1629                                          * updated in parallel. It's a
1630                                          * harmless race between the alloc
1631                                          * and the cpuset update.
1632                                          */
1633                                         put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie);
1634                                         return object;
1635                                 }
1636                         }
1637                 }
1638         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
1639 #endif
1640         return NULL;
1641 }
1642
1643 /*
1644  * Get a partial page, lock it and return it.
1645  */
1646 static void *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node,
1647                 struct kmem_cache_cpu *c)
1648 {
1649         void *object;
1650         int searchnode = (node == NUMA_NO_NODE) ? numa_node_id() : node;
1651
1652         object = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode), c);
1653         if (object || node != NUMA_NO_NODE)
1654                 return object;
1655
1656         return get_any_partial(s, flags, c);
1657 }
1658
1659 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1660 /*
1661  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguiation
1662  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
1663  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
1664  */
1665 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
1666 #else
1667 /*
1668  * No preemption supported therefore also no need to check for
1669  * different cpus.
1670  */
1671 #define TID_STEP 1
1672 #endif
1673
1674 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
1675 {
1676         return tid + TID_STEP;
1677 }
1678
1679 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
1680 {
1681         return tid % TID_STEP;
1682 }
1683
1684 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
1685 {
1686         return tid / TID_STEP;
1687 }
1688
1689 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
1690 {
1691         return cpu;
1692 }
1693
1694 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
1695                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
1696 {
1697 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
1698         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
1699
1700         printk(KERN_INFO "%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
1701
1702 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1703         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
1704                 printk("due to cpu change %d -> %d\n",
1705                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
1706         else
1707 #endif
1708         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
1709                 printk("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
1710                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
1711         else
1712                 printk("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
1713                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
1714 #endif
1715         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
1716 }
1717
1718 void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
1719 {
1720         int cpu;
1721
1722         for_each_possible_cpu(cpu)
1723                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->tid = init_tid(cpu);
1724 }
1725
1726 /*
1727  * Remove the cpu slab
1728  */
1729 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1730 {
1731         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FULL, M_FREE };
1732         struct page *page = c->page;
1733         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1734         int lock = 0;
1735         enum slab_modes l = M_NONE, m = M_NONE;
1736         void *freelist;
1737         void *nextfree;
1738         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
1739         struct page new;
1740         struct page old;
1741
1742         if (page->freelist) {
1743                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
1744                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
1745         }
1746
1747         c->tid = next_tid(c->tid);
1748         c->page = NULL;
1749         freelist = c->freelist;
1750         c->freelist = NULL;
1751
1752         /*
1753          * Stage one: Free all available per cpu objects back
1754          * to the page freelist while it is still frozen. Leave the
1755          * last one.
1756          *
1757          * There is no need to take the list->lock because the page
1758          * is still frozen.
1759          */
1760         while (freelist && (nextfree = get_freepointer(s, freelist))) {
1761                 void *prior;
1762                 unsigned long counters;
1763
1764                 do {
1765                         prior = page->freelist;
1766                         counters = page->counters;
1767                         set_freepointer(s, freelist, prior);
1768                         new.counters = counters;
1769                         new.inuse--;
1770                         VM_BUG_ON(!new.frozen);
1771
1772                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1773                         prior, counters,
1774                         freelist, new.counters,
1775                         "drain percpu freelist"));
1776
1777                 freelist = nextfree;
1778         }
1779
1780         /*
1781          * Stage two: Ensure that the page is unfrozen while the
1782          * list presence reflects the actual number of objects
1783          * during unfreeze.
1784          *
1785          * We setup the list membership and then perform a cmpxchg
1786          * with the count. If there is a mismatch then the page
1787          * is not unfrozen but the page is on the wrong list.
1788          *
1789          * Then we restart the process which may have to remove
1790          * the page from the list that we just put it on again
1791          * because the number of objects in the slab may have
1792          * changed.
1793          */
1794 redo:
1795
1796         old.freelist = page->freelist;
1797         old.counters = page->counters;
1798         VM_BUG_ON(!old.frozen);
1799
1800         /* Determine target state of the slab */
1801         new.counters = old.counters;
1802         if (freelist) {
1803                 new.inuse--;
1804                 set_freepointer(s, freelist, old.freelist);
1805                 new.freelist = freelist;
1806         } else
1807                 new.freelist = old.freelist;
1808
1809         new.frozen = 0;
1810
1811         if (!new.inuse && n->nr_partial > s->min_partial)
1812                 m = M_FREE;
1813         else if (new.freelist) {
1814                 m = M_PARTIAL;
1815                 if (!lock) {
1816                         lock = 1;
1817                         /*
1818                          * Taking the spinlock removes the possiblity
1819                          * that acquire_slab() will see a slab page that
1820                          * is frozen
1821                          */
1822                         spin_lock(&n->list_lock);
1823                 }
1824         } else {
1825                 m = M_FULL;
1826                 if (kmem_cache_debug(s) && !lock) {
1827                         lock = 1;
1828                         /*
1829                          * This also ensures that the scanning of full
1830                          * slabs from diagnostic functions will not see
1831                          * any frozen slabs.
1832                          */
1833                         spin_lock(&n->list_lock);
1834                 }
1835         }
1836
1837         if (l != m) {
1838
1839                 if (l == M_PARTIAL)
1840
1841                         remove_partial(n, page);
1842
1843                 else if (l == M_FULL)
1844
1845                         remove_full(s, page);
1846
1847                 if (m == M_PARTIAL) {
1848
1849                         add_partial(n, page, tail);
1850                         stat(s, tail);
1851
1852                 } else if (m == M_FULL) {
1853
1854                         stat(s, DEACTIVATE_FULL);
1855                         add_full(s, n, page);
1856
1857                 }
1858         }
1859
1860         l = m;
1861         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1862                                 old.freelist, old.counters,
1863                                 new.freelist, new.counters,
1864                                 "unfreezing slab"))
1865                 goto redo;
1866
1867         if (lock)
1868                 spin_unlock(&n->list_lock);
1869
1870         if (m == M_FREE) {
1871                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
1872                 discard_slab(s, page);
1873                 stat(s, FREE_SLAB);
1874         }
1875 }
1876
1877 /* Unfreeze all the cpu partial slabs */
1878 static void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s)
1879 {
1880         struct kmem_cache_node *n = NULL, *n2 = NULL;
1881         struct kmem_cache_cpu *c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
1882         struct page *page, *discard_page = NULL;
1883
1884         while ((page = c->partial)) {
1885                 struct page new;
1886                 struct page old;
1887
1888                 c->partial = page->next;
1889
1890                 n2 = get_node(s, page_to_nid(page));
1891                 if (n != n2) {
1892                         if (n)
1893                                 spin_unlock(&n->list_lock);
1894
1895                         n = n2;
1896                         spin_lock(&n->list_lock);
1897                 }
1898
1899                 do {
1900
1901                         old.freelist = page->freelist;
1902                         old.counters = page->counters;
1903                         VM_BUG_ON(!old.frozen);
1904
1905                         new.counters = old.counters;
1906                         new.freelist = old.freelist;
1907
1908                         new.frozen = 0;
1909
1910                 } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
1911                                 old.freelist, old.counters,
1912                                 new.freelist, new.counters,
1913                                 "unfreezing slab"));
1914
1915                 if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial > s->min_partial)) {
1916                         page->next = discard_page;
1917                         discard_page = page;
1918                 } else {
1919                         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
1920                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
1921                 }
1922         }
1923
1924         if (n)
1925                 spin_unlock(&n->list_lock);
1926
1927         while (discard_page) {
1928                 page = discard_page;
1929                 discard_page = discard_page->next;
1930
1931                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
1932                 discard_slab(s, page);
1933                 stat(s, FREE_SLAB);
1934         }
1935 }
1936
1937 /*
1938  * Put a page that was just frozen (in __slab_free) into a partial page
1939  * slot if available. This is done without interrupts disabled and without
1940  * preemption disabled. The cmpxchg is racy and may put the partial page
1941  * onto a random cpus partial slot.
1942  *
1943  * If we did not find a slot then simply move all the partials to the
1944  * per node partial list.
1945  */
1946 int put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain)
1947 {
1948         struct page *oldpage;
1949         int pages;
1950         int pobjects;
1951
1952         do {
1953                 pages = 0;
1954                 pobjects = 0;
1955                 oldpage = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
1956
1957                 if (oldpage) {
1958                         pobjects = oldpage->pobjects;
1959                         pages = oldpage->pages;
1960                         if (drain && pobjects > s->cpu_partial) {
1961                                 unsigned long flags;
1962                                 /*
1963                                  * partial array is full. Move the existing
1964                                  * set to the per node partial list.
1965                                  */
1966                                 local_irq_save(flags);
1967                                 unfreeze_partials(s);
1968                                 local_irq_restore(flags);
1969                                 pobjects = 0;
1970                                 pages = 0;
1971                         }
1972                 }
1973
1974                 pages++;
1975                 pobjects += page->objects - page->inuse;
1976
1977                 page->pages = pages;
1978                 page->pobjects = pobjects;
1979                 page->next = oldpage;
1980
1981         } while (irqsafe_cpu_cmpxchg(s->cpu_slab->partial, oldpage, page) != oldpage);
1982         stat(s, CPU_PARTIAL_FREE);
1983         return pobjects;
1984 }
1985
1986 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1987 {
1988         stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
1989         deactivate_slab(s, c);
1990 }
1991
1992 /*
1993  * Flush cpu slab.
1994  *
1995  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
1996  */
1997 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
1998 {
1999         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2000
2001         if (likely(c)) {
2002                 if (c->page)
2003                         flush_slab(s, c);
2004
2005                 unfreeze_partials(s);
2006         }
2007 }
2008
2009 static void flush_cpu_slab(void *d)
2010 {
2011         struct kmem_cache *s = d;
2012
2013         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
2014 }
2015
2016 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
2017 {
2018         on_each_cpu(flush_cpu_slab, s, 1);
2019 }
2020
2021 /*
2022  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
2023  * locality expectations.
2024  */
2025 static inline int node_match(struct kmem_cache_cpu *c, int node)
2026 {
2027 #ifdef CONFIG_NUMA
2028         if (node != NUMA_NO_NODE && page_to_nid(c->page) != node)
2029                 return 0;
2030 #endif
2031         return 1;
2032 }
2033
2034 static int count_free(struct page *page)
2035 {
2036         return page->objects - page->inuse;
2037 }
2038
2039 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
2040                                         int (*get_count)(struct page *))
2041 {
2042         unsigned long flags;
2043         unsigned long x = 0;
2044         struct page *page;
2045
2046         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2047         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
2048                 x += get_count(page);
2049         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2050         return x;
2051 }
2052
2053 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
2054 {
2055 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2056         return atomic_long_read(&n->total_objects);
2057 #else
2058         return 0;
2059 #endif
2060 }
2061
2062 static noinline void
2063 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
2064 {
2065         int node;
2066
2067         printk(KERN_WARNING
2068                 "SLUB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
2069                 nid, gfpflags);
2070         printk(KERN_WARNING "  cache: %s, object size: %d, buffer size: %d, "
2071                 "default order: %d, min order: %d\n", s->name, s->objsize,
2072                 s->size, oo_order(s->oo), oo_order(s->min));
2073
2074         if (oo_order(s->min) > get_order(s->objsize))
2075                 printk(KERN_WARNING "  %s debugging increased min order, use "
2076                        "slub_debug=O to disable.\n", s->name);
2077
2078         for_each_online_node(node) {
2079                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
2080                 unsigned long nr_slabs;
2081                 unsigned long nr_objs;
2082                 unsigned long nr_free;
2083
2084                 if (!n)
2085                         continue;
2086
2087                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
2088                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
2089                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
2090
2091                 printk(KERN_WARNING
2092                         "  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
2093                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
2094         }
2095 }
2096
2097 static inline void *new_slab_objects(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
2098                         int node, struct kmem_cache_cpu **pc)
2099 {
2100         void *object;
2101         struct kmem_cache_cpu *c;
2102         struct page *page = new_slab(s, flags, node);
2103
2104         if (page) {
2105                 c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2106                 if (c->page)
2107                         flush_slab(s, c);
2108
2109                 /*
2110                  * No other reference to the page yet so we can
2111                  * muck around with it freely without cmpxchg
2112                  */
2113                 object = page->freelist;
2114                 page->freelist = NULL;
2115
2116                 stat(s, ALLOC_SLAB);
2117                 c->page = page;
2118                 *pc = c;
2119         } else
2120                 object = NULL;
2121
2122         return object;
2123 }
2124
2125 /*
2126  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
2127  * debugging duties.
2128  *
2129  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
2130  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
2131  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
2132  *
2133  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
2134  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
2135  * rest of the freelist to the lockless freelist.
2136  *
2137  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
2138  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
2139  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
2140  */
2141 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2142                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2143 {
2144         void **object;
2145         unsigned long flags;
2146         struct page new;
2147         unsigned long counters;
2148
2149         local_irq_save(flags);
2150 #ifdef CONFIG_PREEMPT
2151         /*
2152          * We may have been preempted and rescheduled on a different
2153          * cpu before disabling interrupts. Need to reload cpu area
2154          * pointer.
2155          */
2156         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2157 #endif
2158
2159         if (!c->page)
2160                 goto new_slab;
2161 redo:
2162         if (unlikely(!node_match(c, node))) {
2163                 stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
2164                 deactivate_slab(s, c);
2165                 goto new_slab;
2166         }
2167
2168         /* must check again c->freelist in case of cpu migration or IRQ */
2169         object = c->freelist;
2170         if (object)
2171                 goto load_freelist;
2172
2173         stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
2174
2175         do {
2176                 object = c->page->freelist;
2177                 counters = c->page->counters;
2178                 new.counters = counters;
2179                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
2180
2181                 /*
2182                  * If there is no object left then we use this loop to
2183                  * deactivate the slab which is simple since no objects
2184                  * are left in the slab and therefore we do not need to
2185                  * put the page back onto the partial list.
2186                  *
2187                  * If there are objects left then we retrieve them
2188                  * and use them to refill the per cpu queue.
2189                  */
2190
2191                 new.inuse = c->page->objects;
2192                 new.frozen = object != NULL;
2193
2194         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, c->page,
2195                         object, counters,
2196                         NULL, new.counters,
2197                         "__slab_alloc"));
2198
2199         if (!object) {
2200                 c->page = NULL;
2201                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
2202                 goto new_slab;
2203         }
2204
2205         stat(s, ALLOC_REFILL);
2206
2207 load_freelist:
2208         c->freelist = get_freepointer(s, object);
2209         c->tid = next_tid(c->tid);
2210         local_irq_restore(flags);
2211         return object;
2212
2213 new_slab:
2214
2215         if (c->partial) {
2216                 c->page = c->partial;
2217                 c->partial = c->page->next;
2218                 stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
2219                 c->freelist = NULL;
2220                 goto redo;
2221         }
2222
2223         /* Then do expensive stuff like retrieving pages from the partial lists */
2224         object = get_partial(s, gfpflags, node, c);
2225
2226         if (unlikely(!object)) {
2227
2228                 object = new_slab_objects(s, gfpflags, node, &c);
2229
2230                 if (unlikely(!object)) {
2231                         if (!(gfpflags & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
2232                                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
2233
2234                         local_irq_restore(flags);
2235                         return NULL;
2236                 }
2237         }
2238
2239         if (likely(!kmem_cache_debug(s)))
2240                 goto load_freelist;
2241
2242         /* Only entered in the debug case */
2243         if (!alloc_debug_processing(s, c->page, object, addr))
2244                 goto new_slab;  /* Slab failed checks. Next slab needed */
2245
2246         c->freelist = get_freepointer(s, object);
2247         deactivate_slab(s, c);
2248         local_irq_restore(flags);
2249         return object;
2250 }
2251
2252 /*
2253  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
2254  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
2255  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
2256  *
2257  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
2258  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
2259  *
2260  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
2261  */
2262 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
2263                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
2264 {
2265         void **object;
2266         struct kmem_cache_cpu *c;
2267         unsigned long tid;
2268
2269         if (slab_pre_alloc_hook(s, gfpflags))
2270                 return NULL;
2271
2272 redo:
2273
2274         /*
2275          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
2276          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
2277          * reading from one cpu area. That does not matter as long
2278          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
2279          */
2280         c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2281
2282         /*
2283          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
2284          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
2285          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
2286          * linked list in between.
2287          */
2288         tid = c->tid;
2289         barrier();
2290
2291         object = c->freelist;
2292         if (unlikely(!object || !node_match(c, node)))
2293
2294                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
2295
2296         else {
2297                 void *next_object = get_freepointer_safe(s, object);
2298
2299                 /*
2300                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
2301                  * operation and if we are on the right processor.
2302                  *
2303                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock semantics!)
2304                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
2305                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
2306                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
2307                  *
2308                  * Since this is without lock semantics the protection is only against
2309                  * code executing on this cpu *not* from access by other cpus.
2310                  */
2311                 if (unlikely(!irqsafe_cpu_cmpxchg_double(
2312                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2313                                 object, tid,
2314                                 next_object, next_tid(tid)))) {
2315
2316                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
2317                         goto redo;
2318                 }
2319                 prefetch_freepointer(s, next_object);
2320                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
2321         }
2322
2323         if (unlikely(gfpflags & __GFP_ZERO) && object)
2324                 memset(object, 0, s->objsize);
2325
2326         slab_post_alloc_hook(s, gfpflags, object);
2327
2328         return object;
2329 }
2330
2331 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2332 {
2333         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, _RET_IP_);
2334
2335         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->objsize, s->size, gfpflags);
2336
2337         return ret;
2338 }
2339 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
2340
2341 #ifdef CONFIG_TRACING
2342 void *kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, size_t size)
2343 {
2344         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, _RET_IP_);
2345         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, gfpflags);
2346         return ret;
2347 }
2348 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
2349
2350 void *kmalloc_order_trace(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
2351 {
2352         void *ret = kmalloc_order(size, flags, order);
2353         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, PAGE_SIZE << order, flags);
2354         return ret;
2355 }
2356 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order_trace);
2357 #endif
2358
2359 #ifdef CONFIG_NUMA
2360 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
2361 {
2362         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2363
2364         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
2365                                     s->objsize, s->size, gfpflags, node);
2366
2367         return ret;
2368 }
2369 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
2370
2371 #ifdef CONFIG_TRACING
2372 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *s,
2373                                     gfp_t gfpflags,
2374                                     int node, size_t size)
2375 {
2376         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2377
2378         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2379                            size, s->size, gfpflags, node);
2380         return ret;
2381 }
2382 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
2383 #endif
2384 #endif
2385
2386 /*
2387  * Slow patch handling. This may still be called frequently since objects
2388  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
2389  *
2390  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
2391  * lock and free the item. If there is no additional partial page
2392  * handling required then we can return immediately.
2393  */
2394 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2395                         void *x, unsigned long addr)
2396 {
2397         void *prior;
2398         void **object = (void *)x;
2399         int was_frozen;
2400         int inuse;
2401         struct page new;
2402         unsigned long counters;
2403         struct kmem_cache_node *n = NULL;
2404         unsigned long uninitialized_var(flags);
2405
2406         stat(s, FREE_SLOWPATH);
2407
2408         if (kmem_cache_debug(s) && !free_debug_processing(s, page, x, addr))
2409                 return;
2410
2411         do {
2412                 prior = page->freelist;
2413                 counters = page->counters;
2414                 set_freepointer(s, object, prior);
2415                 new.counters = counters;
2416                 was_frozen = new.frozen;
2417                 new.inuse--;
2418                 if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen && !n) {
2419
2420                         if (!kmem_cache_debug(s) && !prior)
2421
2422                                 /*
2423                                  * Slab was on no list before and will be partially empty
2424                                  * We can defer the list move and instead freeze it.
2425                                  */
2426                                 new.frozen = 1;
2427
2428                         else { /* Needs to be taken off a list */
2429
2430                                 n = get_node(s, page_to_nid(page));
2431                                 /*
2432                                  * Speculatively acquire the list_lock.
2433                                  * If the cmpxchg does not succeed then we may
2434                                  * drop the list_lock without any processing.
2435                                  *
2436                                  * Otherwise the list_lock will synchronize with
2437                                  * other processors updating the list of slabs.
2438                                  */
2439                                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2440
2441                         }
2442                 }
2443                 inuse = new.inuse;
2444
2445         } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
2446                 prior, counters,
2447                 object, new.counters,
2448                 "__slab_free"));
2449
2450         if (likely(!n)) {
2451
2452                 /*
2453                  * If we just froze the page then put it onto the
2454                  * per cpu partial list.
2455                  */
2456                 if (new.frozen && !was_frozen)
2457                         put_cpu_partial(s, page, 1);
2458
2459                 /*
2460                  * The list lock was not taken therefore no list
2461                  * activity can be necessary.
2462                  */
2463                 if (was_frozen)
2464                         stat(s, FREE_FROZEN);
2465                 return;
2466         }
2467
2468         /*
2469          * was_frozen may have been set after we acquired the list_lock in
2470          * an earlier loop. So we need to check it here again.
2471          */
2472         if (was_frozen)
2473                 stat(s, FREE_FROZEN);
2474         else {
2475                 if (unlikely(!inuse && n->nr_partial > s->min_partial))
2476                         goto slab_empty;
2477
2478                 /*
2479                  * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
2480                  * then add it.
2481                  */
2482                 if (unlikely(!prior)) {
2483                         remove_full(s, page);
2484                         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2485                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2486                 }
2487         }
2488         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2489         return;
2490
2491 slab_empty:
2492         if (prior) {
2493                 /*
2494                  * Slab on the partial list.
2495                  */
2496                 remove_partial(n, page);
2497                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
2498         } else
2499                 /* Slab must be on the full list */
2500                 remove_full(s, page);
2501
2502         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2503         stat(s, FREE_SLAB);
2504         discard_slab(s, page);
2505 }
2506
2507 /*
2508  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
2509  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
2510  *
2511  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
2512  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
2513  * the item before.
2514  *
2515  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
2516  * with all sorts of special processing.
2517  */
2518 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s,
2519                         struct page *page, void *x, unsigned long addr)
2520 {
2521         void **object = (void *)x;
2522         struct kmem_cache_cpu *c;
2523         unsigned long tid;
2524
2525         slab_free_hook(s, x);
2526
2527 redo:
2528         /*
2529          * Determine the currently cpus per cpu slab.
2530          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
2531          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
2532          * during the cmpxchg then the free will succedd.
2533          */
2534         c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2535
2536         tid = c->tid;
2537         barrier();
2538
2539         if (likely(page == c->page)) {
2540                 set_freepointer(s, object, c->freelist);
2541
2542                 if (unlikely(!irqsafe_cpu_cmpxchg_double(
2543                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2544                                 c->freelist, tid,
2545                                 object, next_tid(tid)))) {
2546
2547                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
2548                         goto redo;
2549                 }
2550                 stat(s, FREE_FASTPATH);
2551         } else
2552                 __slab_free(s, page, x, addr);
2553
2554 }
2555
2556 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
2557 {
2558         struct page *page;
2559
2560         page = virt_to_head_page(x);
2561
2562         slab_free(s, page, x, _RET_IP_);
2563
2564         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
2565 }
2566 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
2567
2568 /*
2569  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
2570  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
2571  * get the required alignment by putting one properly sized object after
2572  * another.
2573  *
2574  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
2575  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
2576  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
2577  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
2578  * locking overhead.
2579  */
2580
2581 /*
2582  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
2583  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
2584  * and increases the number of allocations possible without having to
2585  * take the list_lock.
2586  */
2587 static int slub_min_order;
2588 static int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
2589 static int slub_min_objects;
2590
2591 /*
2592  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
2593  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
2594  */
2595 static int slub_nomerge;
2596
2597 /*
2598  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
2599  *
2600  * The order of allocation has significant impact on performance and other
2601  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
2602  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
2603  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
2604  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
2605  * would be wasted.
2606  *
2607  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
2608  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
2609  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
2610  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
2611  *
2612  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
2613  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
2614  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
2615  * of space in favor of a small page order.
2616  *
2617  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
2618  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
2619  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
2620  * the smallest order which will fit the object.
2621  */
2622 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
2623                                 int max_order, int fract_leftover, int reserved)
2624 {
2625         int order;
2626         int rem;
2627         int min_order = slub_min_order;
2628
2629         if (order_objects(min_order, size, reserved) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
2630                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
2631
2632         for (order = max(min_order,
2633                                 fls(min_objects * size - 1) - PAGE_SHIFT);
2634                         order <= max_order; order++) {
2635
2636                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
2637
2638                 if (slab_size < min_objects * size + reserved)
2639                         continue;
2640
2641                 rem = (slab_size - reserved) % size;
2642
2643                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
2644                         break;
2645
2646         }
2647
2648         return order;
2649 }
2650
2651 static inline int calculate_order(int size, int reserved)
2652 {
2653         int order;
2654         int min_objects;
2655         int fraction;
2656         int max_objects;
2657
2658         /*
2659          * Attempt to find best configuration for a slab. This
2660          * works by first attempting to generate a layout with
2661          * the best configuration and backing off gradually.
2662          *
2663          * First we reduce the acceptable waste in a slab. Then
2664          * we reduce the minimum objects required in a slab.
2665          */
2666         min_objects = slub_min_objects;
2667         if (!min_objects)
2668                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
2669         max_objects = order_objects(slub_max_order, size, reserved);
2670         min_objects = min(min_objects, max_objects);
2671
2672         while (min_objects > 1) {
2673                 fraction = 16;
2674                 while (fraction >= 4) {
2675                         order = slab_order(size, min_objects,
2676                                         slub_max_order, fraction, reserved);
2677                         if (order <= slub_max_order)
2678                                 return order;
2679                         fraction /= 2;
2680                 }
2681                 min_objects--;
2682         }
2683
2684         /*
2685          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
2686          * lets see if we can place a single object there.
2687          */
2688         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1, reserved);
2689         if (order <= slub_max_order)
2690                 return order;
2691
2692         /*
2693          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
2694          */
2695         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1, reserved);
2696         if (order < MAX_ORDER)
2697                 return order;
2698         return -ENOSYS;
2699 }
2700
2701 /*
2702  * Figure out what the alignment of the objects will be.
2703  */
2704 static unsigned long calculate_alignment(unsigned long flags,
2705                 unsigned long align, unsigned long size)
2706 {
2707         /*
2708          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
2709          * suggestion if the object is sufficiently large.
2710          *
2711          * The hardware cache alignment cannot override the specified
2712          * alignment though. If that is greater then use it.
2713          */
2714         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2715                 unsigned long ralign = cache_line_size();
2716                 while (size <= ralign / 2)
2717                         ralign /= 2;
2718                 align = max(align, ralign);
2719         }
2720
2721         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
2722                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2723
2724         return ALIGN(align, sizeof(void *));
2725 }
2726
2727 static void
2728 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n, struct kmem_cache *s)
2729 {
2730         n->nr_partial = 0;
2731         spin_lock_init(&n->list_lock);
2732         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
2733 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2734         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
2735         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
2736         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
2737 #endif
2738 }
2739
2740 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2741 {
2742         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
2743                         SLUB_PAGE_SHIFT * sizeof(struct kmem_cache_cpu));
2744
2745         /*
2746          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
2747          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
2748          */
2749         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
2750                                      2 * sizeof(void *));
2751
2752         if (!s->cpu_slab)
2753                 return 0;
2754
2755         init_kmem_cache_cpus(s);
2756
2757         return 1;
2758 }
2759
2760 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
2761
2762 /*
2763  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
2764  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
2765  * possible.
2766  *
2767  * Note that this function only works on the kmalloc_node_cache
2768  * when allocating for the kmalloc_node_cache. This is used for bootstrapping
2769  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
2770  */
2771 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
2772 {
2773         struct page *page;
2774         struct kmem_cache_node *n;
2775
2776         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
2777
2778         page = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
2779
2780         BUG_ON(!page);
2781         if (page_to_nid(page) != node) {
2782                 printk(KERN_ERR "SLUB: Unable to allocate memory from "
2783                                 "node %d\n", node);
2784                 printk(KERN_ERR "SLUB: Allocating a useless per node structure "
2785                                 "in order to be able to continue\n");
2786         }
2787
2788         n = page->freelist;
2789         BUG_ON(!n);
2790         page->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
2791         page->inuse = 1;
2792         page->frozen = 0;
2793         kmem_cache_node->node[node] = n;
2794 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2795         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
2796         init_tracking(kmem_cache_node, n);
2797 #endif
2798         init_kmem_cache_node(n, kmem_cache_node);
2799         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, page->objects);
2800
2801         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_HEAD);
2802 }
2803
2804 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2805 {
2806         int node;
2807
2808         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2809                 struct kmem_cache_node *n = s->node[node];
2810
2811                 if (n)
2812                         kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
2813
2814                 s->node[node] = NULL;
2815         }
2816 }
2817
2818 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2819 {
2820         int node;
2821
2822         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2823                 struct kmem_cache_node *n;
2824
2825                 if (slab_state == DOWN) {
2826                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
2827                         continue;
2828                 }
2829                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
2830                                                 GFP_KERNEL, node);
2831
2832                 if (!n) {
2833                         free_kmem_cache_nodes(s);
2834                         return 0;
2835                 }
2836
2837                 s->node[node] = n;
2838                 init_kmem_cache_node(n, s);
2839         }
2840         return 1;
2841 }
2842
2843 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
2844 {
2845         if (min < MIN_PARTIAL)
2846                 min = MIN_PARTIAL;
2847         else if (min > MAX_PARTIAL)
2848                 min = MAX_PARTIAL;
2849         s->min_partial = min;
2850 }
2851
2852 /*
2853  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
2854  * a slab object.
2855  */
2856 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
2857 {
2858         unsigned long flags = s->flags;
2859         unsigned long size = s->objsize;
2860         unsigned long align = s->align;
2861         int order;
2862
2863         /*
2864          * Round up object size to the next word boundary. We can only
2865          * place the free pointer at word boundaries and this determines
2866          * the possible location of the free pointer.
2867          */
2868         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
2869
2870 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2871         /*
2872          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
2873          * the slab may touch the object after free or before allocation
2874          * then we should never poison the object itself.
2875          */
2876         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) &&
2877                         !s->ctor)
2878                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
2879         else
2880                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
2881
2882
2883         /*
2884          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
2885          * end of the object and the free pointer. If not then add an
2886          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
2887          */
2888         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->objsize)
2889                 size += sizeof(void *);
2890 #endif
2891
2892         /*
2893          * With that we have determined the number of bytes in actual use
2894          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
2895          */
2896         s->inuse = size;
2897
2898         if (((flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
2899                 s->ctor)) {
2900                 /*
2901                  * Relocate free pointer after the object if it is not
2902                  * permitted to overwrite the first word of the object on
2903                  * kmem_cache_free.
2904                  *
2905                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
2906                  * destructor or are poisoning the objects.
2907                  */
2908                 s->offset = size;
2909                 size += sizeof(void *);
2910         }
2911
2912 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2913         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2914                 /*
2915                  * Need to store information about allocs and frees after
2916                  * the object.
2917                  */
2918                 size += 2 * sizeof(struct track);
2919
2920         if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2921                 /*
2922                  * Add some empty padding so that we can catch
2923                  * overwrites from earlier objects rather than let
2924                  * tracking information or the free pointer be
2925                  * corrupted if a user writes before the start
2926                  * of the object.
2927                  */
2928                 size += sizeof(void *);
2929 #endif
2930
2931         /*
2932          * Determine the alignment based on various parameters that the
2933          * user specified and the dynamic determination of cache line size
2934          * on bootup.
2935          */
2936         align = calculate_alignment(flags, align, s->objsize);
2937         s->align = align;
2938
2939         /*
2940          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
2941          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
2942          * each object to conform to the alignment.
2943          */
2944         size = ALIGN(size, align);
2945         s->size = size;
2946         if (forced_order >= 0)
2947                 order = forced_order;
2948         else
2949                 order = calculate_order(size, s->reserved);
2950
2951         if (order < 0)
2952                 return 0;
2953
2954         s->allocflags = 0;
2955         if (order)
2956                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
2957
2958         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
2959                 s->allocflags |= SLUB_DMA;
2960
2961         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2962                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2963
2964         /*
2965          * Determine the number of objects per slab
2966          */
2967         s->oo = oo_make(order, size, s->reserved);
2968         s->min = oo_make(get_order(size), size, s->reserved);
2969         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
2970                 s->max = s->oo;
2971
2972         return !!oo_objects(s->oo);
2973
2974 }
2975
2976 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s,
2977                 const char *name, size_t size,
2978                 size_t align, unsigned long flags,
2979                 void (*ctor)(void *))
2980 {
2981         memset(s, 0, kmem_size);
2982         s->name = name;
2983         s->ctor = ctor;
2984         s->objsize = size;
2985         s->align = align;
2986         s->flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, ctor);
2987         s->reserved = 0;
2988
2989         if (need_reserve_slab_rcu && (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2990                 s->reserved = sizeof(struct rcu_head);
2991
2992         if (!calculate_sizes(s, -1))
2993                 goto error;
2994         if (disable_higher_order_debug) {
2995                 /*
2996                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
2997                  * order increased.
2998                  */
2999                 if (get_order(s->size) > get_order(s->objsize)) {
3000                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
3001                         s->offset = 0;
3002                         if (!calculate_sizes(s, -1))
3003                                 goto error;
3004                 }
3005         }
3006
3007 #ifdef CONFIG_CMPXCHG_DOUBLE
3008         if (system_has_cmpxchg_double() && (s->flags & SLAB_DEBUG_FLAGS) == 0)
3009                 /* Enable fast mode */
3010                 s->flags |= __CMPXCHG_DOUBLE;
3011 #endif
3012
3013         /*
3014          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
3015          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
3016          */
3017         set_min_partial(s, ilog2(s->size) / 2);
3018
3019         /*
3020          * cpu_partial determined the maximum number of objects kept in the
3021          * per cpu partial lists of a processor.
3022          *
3023          * Per cpu partial lists mainly contain slabs that just have one
3024          * object freed. If they are used for allocation then they can be
3025          * filled up again with minimal effort. The slab will never hit the
3026          * per node partial lists and therefore no locking will be required.
3027          *
3028          * This setting also determines
3029          *
3030          * A) The number of objects from per cpu partial slabs dumped to the
3031          *    per node list when we reach the limit.
3032          * B) The number of objects in cpu partial slabs to extract from the
3033          *    per node list when we run out of per cpu objects. We only fetch 50%
3034          *    to keep some capacity around for frees.
3035          */
3036         if (s->size >= PAGE_SIZE)
3037                 s->cpu_partial = 2;
3038         else if (s->size >= 1024)
3039                 s->cpu_partial = 6;
3040         else if (s->size >= 256)
3041                 s->cpu_partial = 13;
3042         else
3043                 s->cpu_partial = 30;
3044
3045         s->refcount = 1;
3046 #ifdef CONFIG_NUMA
3047         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
3048 #endif
3049         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
3050                 goto error;
3051
3052         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
3053                 return 1;
3054
3055         free_kmem_cache_nodes(s);
3056 error:
3057         if (flags & SLAB_PANIC)
3058                 panic("Cannot create slab %s size=%lu realsize=%u "
3059                         "order=%u offset=%u flags=%lx\n",
3060                         s->name, (unsigned long)size, s->size, oo_order(s->oo),
3061                         s->offset, flags);
3062         return 0;
3063 }
3064
3065 /*
3066  * Determine the size of a slab object
3067  */
3068 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
3069 {
3070         return s->objsize;
3071 }
3072 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
3073
3074 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3075                                                         const char *text)
3076 {
3077 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3078         void *addr = page_address(page);
3079         void *p;
3080         unsigned long *map = kzalloc(BITS_TO_LONGS(page->objects) *
3081                                      sizeof(long), GFP_ATOMIC);
3082         if (!map)
3083                 return;
3084         slab_err(s, page, "%s", text);
3085         slab_lock(page);
3086
3087         get_map(s, page, map);
3088         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
3089
3090                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map)) {
3091                         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu\n",
3092                                                         p, p - addr);
3093                         print_tracking(s, p);
3094                 }
3095         }
3096         slab_unlock(page);
3097         kfree(map);
3098 #endif
3099 }
3100
3101 /*
3102  * Attempt to free all partial slabs on a node.
3103  * This is called from kmem_cache_close(). We must be the last thread
3104  * using the cache and therefore we do not need to lock anymore.
3105  */
3106 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
3107 {
3108         struct page *page, *h;
3109
3110         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, lru) {
3111                 if (!page->inuse) {
3112                         remove_partial(n, page);
3113                         discard_slab(s, page);
3114                 } else {
3115                         list_slab_objects(s, page,
3116                                 "Objects remaining on kmem_cache_close()");
3117                 }
3118         }
3119 }
3120
3121 /*
3122  * Release all resources used by a slab cache.
3123  */
3124 static inline int kmem_cache_close(struct kmem_cache *s)
3125 {
3126         int node;
3127
3128         flush_all(s);
3129         free_percpu(s->cpu_slab);
3130         /* Attempt to free all objects */
3131         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3132                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3133
3134                 free_partial(s, n);
3135                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
3136                         return 1;
3137         }
3138         free_kmem_cache_nodes(s);
3139         return 0;
3140 }
3141
3142 /*
3143  * Close a cache and release the kmem_cache structure
3144  * (must be used for caches created using kmem_cache_create)
3145  */
3146 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
3147 {
3148         down_write(&slub_lock);
3149         s->refcount--;
3150         if (!s->refcount) {
3151                 list_del(&s->list);
3152                 up_write(&slub_lock);
3153                 if (kmem_cache_close(s)) {
3154                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: %s called for cache that "
3155                                 "still has objects.\n", s->name, __func__);
3156                         dump_stack();
3157                 }
3158                 if (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
3159                         rcu_barrier();
3160                 sysfs_slab_remove(s);
3161         } else
3162                 up_write(&slub_lock);
3163 }
3164 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
3165
3166 /********************************************************************
3167  *              Kmalloc subsystem
3168  *******************************************************************/
3169
3170 struct kmem_cache *kmalloc_caches[SLUB_PAGE_SHIFT];
3171 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
3172
3173 static struct kmem_cache *kmem_cache;
3174
3175 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
3176 static struct kmem_cache *kmalloc_dma_caches[SLUB_PAGE_SHIFT];
3177 #endif
3178
3179 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
3180 {
3181         get_option(&str, &slub_min_order);
3182
3183         return 1;
3184 }
3185
3186 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
3187
3188 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
3189 {
3190         get_option(&str, &slub_max_order);
3191         slub_max_order = min(slub_max_order, MAX_ORDER - 1);
3192
3193         return 1;
3194 }
3195
3196 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
3197
3198 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
3199 {
3200         get_option(&str, &slub_min_objects);
3201
3202         return 1;
3203 }
3204
3205 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
3206
3207 static int __init setup_slub_nomerge(char *str)
3208 {
3209         slub_nomerge = 1;
3210         return 1;
3211 }
3212
3213 __setup("slub_nomerge", setup_slub_nomerge);
3214
3215 static struct kmem_cache *__init create_kmalloc_cache(const char *name,
3216                                                 int size, unsigned int flags)
3217 {
3218         struct kmem_cache *s;
3219
3220         s = kmem_cache_alloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
3221
3222         /*
3223          * This function is called with IRQs disabled during early-boot on
3224          * single CPU so there's no need to take slub_lock here.
3225          */
3226         if (!kmem_cache_open(s, name, size, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
3227                                                                 flags, NULL))
3228                 goto panic;
3229
3230         list_add(&s->list, &slab_caches);
3231         return s;
3232
3233 panic:
3234         panic("Creation of kmalloc slab %s size=%d failed.\n", name, size);
3235         return NULL;
3236 }
3237
3238 /*
3239  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
3240  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
3241  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
3242  * fls.
3243  */
3244 static s8 size_index[24] = {
3245         3,      /* 8 */
3246         4,      /* 16 */
3247         5,      /* 24 */
3248         5,      /* 32 */
3249         6,      /* 40 */
3250         6,      /* 48 */
3251         6,      /* 56 */
3252         6,      /* 64 */
3253         1,      /* 72 */
3254         1,      /* 80 */
3255         1,      /* 88 */
3256         1,      /* 96 */
3257         7,      /* 104 */
3258         7,      /* 112 */
3259         7,      /* 120 */
3260         7,      /* 128 */
3261         2,      /* 136 */
3262         2,      /* 144 */
3263         2,      /* 152 */
3264         2,      /* 160 */
3265         2,      /* 168 */
3266         2,      /* 176 */
3267         2,      /* 184 */
3268         2       /* 192 */
3269 };
3270
3271 static inline int size_index_elem(size_t bytes)
3272 {
3273         return (bytes - 1) / 8;
3274 }
3275
3276 static struct kmem_cache *get_slab(size_t size, gfp_t flags)
3277 {
3278         int index;
3279
3280         if (size <= 192) {
3281                 if (!size)
3282                         return ZERO_SIZE_PTR;
3283
3284                 index = size_index[size_index_elem(size)];
3285         } else
3286                 index = fls(size - 1);
3287
3288 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
3289         if (unlikely((flags & SLUB_DMA)))
3290                 return kmalloc_dma_caches[index];
3291
3292 #endif
3293         return kmalloc_caches[index];
3294 }
3295
3296 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3297 {
3298         struct kmem_cache *s;
3299         void *ret;
3300
3301         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
3302                 return kmalloc_large(size, flags);
3303
3304         s = get_slab(size, flags);
3305
3306         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3307                 return s;
3308
3309         ret = slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE, _RET_IP_);
3310
3311         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
3312
3313         return ret;
3314 }
3315 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3316
3317 #ifdef CONFIG_NUMA
3318 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3319 {
3320         struct page *page;
3321         void *ptr = NULL;
3322
3323         flags |= __GFP_COMP | __GFP_NOTRACK;
3324         page = alloc_pages_node(node, flags, get_order(size));
3325         if (page)
3326                 ptr = page_address(page);
3327
3328         kmemleak_alloc(ptr, size, 1, flags);
3329         return ptr;
3330 }
3331
3332 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3333 {
3334         struct kmem_cache *s;
3335         void *ret;
3336
3337         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE)) {
3338                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
3339
3340                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3341                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
3342                                    flags, node);
3343
3344                 return ret;
3345         }
3346
3347         s = get_slab(size, flags);
3348
3349         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3350                 return s;
3351
3352         ret = slab_alloc(s, flags, node, _RET_IP_);
3353
3354         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
3355
3356         return ret;
3357 }
3358 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3359 #endif
3360
3361 size_t ksize(const void *object)
3362 {
3363         struct page *page;
3364
3365         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
3366                 return 0;
3367
3368         page = virt_to_head_page(object);
3369
3370         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3371                 WARN_ON(!PageCompound(page));
3372                 return PAGE_SIZE << compound_order(page);
3373         }
3374
3375         return slab_ksize(page->slab);
3376 }
3377 EXPORT_SYMBOL(ksize);
3378
3379 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3380 bool verify_mem_not_deleted(const void *x)
3381 {
3382         struct page *page;
3383         void *object = (void *)x;
3384         unsigned long flags;
3385         bool rv;
3386
3387         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
3388                 return false;
3389
3390         local_irq_save(flags);
3391
3392         page = virt_to_head_page(x);
3393         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3394                 /* maybe it was from stack? */
3395                 rv = true;
3396                 goto out_unlock;
3397         }
3398
3399         slab_lock(page);
3400         if (on_freelist(page->slab, page, object)) {
3401                 object_err(page->slab, page, object, "Object is on free-list");
3402        &