Merge branch 'slab/urgent' into slab/for-linus
[~shefty/rdma-dev.git] / mm / slub.c
1 /*
2  * SLUB: A slab allocator that limits cache line use instead of queuing
3  * objects in per cpu and per node lists.
4  *
5  * The allocator synchronizes using per slab locks or atomic operatios
6  * and only uses a centralized lock to manage a pool of partial slabs.
7  *
8  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter
9  * (C) 2011 Linux Foundation, Christoph Lameter
10  */
11
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/swap.h> /* struct reclaim_state */
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/bit_spinlock.h>
16 #include <linux/interrupt.h>
17 #include <linux/bitops.h>
18 #include <linux/slab.h>
19 #include <linux/proc_fs.h>
20 #include <linux/seq_file.h>
21 #include <linux/kmemcheck.h>
22 #include <linux/cpu.h>
23 #include <linux/cpuset.h>
24 #include <linux/mempolicy.h>
25 #include <linux/ctype.h>
26 #include <linux/debugobjects.h>
27 #include <linux/kallsyms.h>
28 #include <linux/memory.h>
29 #include <linux/math64.h>
30 #include <linux/fault-inject.h>
31 #include <linux/stacktrace.h>
32
33 #include <trace/events/kmem.h>
34
35 /*
36  * Lock order:
37  *   1. slub_lock (Global Semaphore)
38  *   2. node->list_lock
39  *   3. slab_lock(page) (Only on some arches and for debugging)
40  *
41  *   slub_lock
42  *
43  *   The role of the slub_lock is to protect the list of all the slabs
44  *   and to synchronize major metadata changes to slab cache structures.
45  *
46  *   The slab_lock is only used for debugging and on arches that do not
47  *   have the ability to do a cmpxchg_double. It only protects the second
48  *   double word in the page struct. Meaning
49  *      A. page->freelist       -> List of object free in a page
50  *      B. page->counters       -> Counters of objects
51  *      C. page->frozen         -> frozen state
52  *
53  *   If a slab is frozen then it is exempt from list management. It is not
54  *   on any list. The processor that froze the slab is the one who can
55  *   perform list operations on the page. Other processors may put objects
56  *   onto the freelist but the processor that froze the slab is the only
57  *   one that can retrieve the objects from the page's freelist.
58  *
59  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
60  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
61  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
62  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
63  *   modified without taking the list lock).
64  *
65  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
66  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
67  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
68  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
69  *   the list lock.
70  *   Interrupts are disabled during allocation and deallocation in order to
71  *   make the slab allocator safe to use in the context of an irq. In addition
72  *   interrupts are disabled to ensure that the processor does not change
73  *   while handling per_cpu slabs, due to kernel preemption.
74  *
75  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
76  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
77  *
78  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
79  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
80  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
81  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
82  * cannot scan all objects.
83  *
84  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
85  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
86  * fast frees and allocs.
87  *
88  * Overloading of page flags that are otherwise used for LRU management.
89  *
90  * PageActive           The slab is frozen and exempt from list processing.
91  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
92  *                      such as satisfying allocations for a specific
93  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
94  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
95  *                      list operations. It is up to the processor holding
96  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
97  *                      when the slab is no longer needed.
98  *
99  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
100  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
101  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
102  *                      freelist that allows lockless access to
103  *                      free objects in addition to the regular freelist
104  *                      that requires the slab lock.
105  *
106  * PageError            Slab requires special handling due to debug
107  *                      options set. This moves slab handling out of
108  *                      the fast path and disables lockless freelists.
109  */
110
111 #define SLAB_DEBUG_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
112                 SLAB_TRACE | SLAB_DEBUG_FREE)
113
114 static inline int kmem_cache_debug(struct kmem_cache *s)
115 {
116 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
117         return unlikely(s->flags & SLAB_DEBUG_FLAGS);
118 #else
119         return 0;
120 #endif
121 }
122
123 /*
124  * Issues still to be resolved:
125  *
126  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
127  *
128  * - Variable sizing of the per node arrays
129  */
130
131 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
132 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
133
134 /* Enable to log cmpxchg failures */
135 #undef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
136
137 /*
138  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
139  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
140  */
141 #define MIN_PARTIAL 5
142
143 /*
144  * Maximum number of desirable partial slabs.
145  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
146  * sort the partial list by the number of objects in the.
147  */
148 #define MAX_PARTIAL 10
149
150 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | \
151                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
152
153 /*
154  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
155  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
156  * metadata.
157  */
158 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
159
160 /*
161  * Set of flags that will prevent slab merging
162  */
163 #define SLUB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
164                 SLAB_TRACE | SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_NOLEAKTRACE | \
165                 SLAB_FAILSLAB)
166
167 #define SLUB_MERGE_SAME (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | \
168                 SLAB_CACHE_DMA | SLAB_NOTRACK)
169
170 #define OO_SHIFT        16
171 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
172 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       32767 /* since page.objects is u15 */
173
174 /* Internal SLUB flags */
175 #define __OBJECT_POISON         0x80000000UL /* Poison object */
176 #define __CMPXCHG_DOUBLE        0x40000000UL /* Use cmpxchg_double */
177
178 static int kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
179
180 #ifdef CONFIG_SMP
181 static struct notifier_block slab_notifier;
182 #endif
183
184 static enum {
185         DOWN,           /* No slab functionality available */
186         PARTIAL,        /* Kmem_cache_node works */
187         UP,             /* Everything works but does not show up in sysfs */
188         SYSFS           /* Sysfs up */
189 } slab_state = DOWN;
190
191 /* A list of all slab caches on the system */
192 static DECLARE_RWSEM(slub_lock);
193 static LIST_HEAD(slab_caches);
194
195 /*
196  * Tracking user of a slab.
197  */
198 #define TRACK_ADDRS_COUNT 16
199 struct track {
200         unsigned long addr;     /* Called from address */
201 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
202         unsigned long addrs[TRACK_ADDRS_COUNT]; /* Called from address */
203 #endif
204         int cpu;                /* Was running on cpu */
205         int pid;                /* Pid context */
206         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
207 };
208
209 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
210
211 #ifdef CONFIG_SYSFS
212 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
213 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
214 static void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *);
215
216 #else
217 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
218 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
219                                                         { return 0; }
220 static inline void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s)
221 {
222         kfree(s->name);
223         kfree(s);
224 }
225
226 #endif
227
228 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
229 {
230 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
231         __this_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
232 #endif
233 }
234
235 /********************************************************************
236  *                      Core slab cache functions
237  *******************************************************************/
238
239 int slab_is_available(void)
240 {
241         return slab_state >= UP;
242 }
243
244 static inline struct kmem_cache_node *get_node(struct kmem_cache *s, int node)
245 {
246         return s->node[node];
247 }
248
249 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
250 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
251                                 struct page *page, const void *object)
252 {
253         void *base;
254
255         if (!object)
256                 return 1;
257
258         base = page_address(page);
259         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
260                 (object - base) % s->size) {
261                 return 0;
262         }
263
264         return 1;
265 }
266
267 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
268 {
269         return *(void **)(object + s->offset);
270 }
271
272 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
273 {
274         void *p;
275
276 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
277         probe_kernel_read(&p, (void **)(object + s->offset), sizeof(p));
278 #else
279         p = get_freepointer(s, object);
280 #endif
281         return p;
282 }
283
284 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
285 {
286         *(void **)(object + s->offset) = fp;
287 }
288
289 /* Loop over all objects in a slab */
290 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
291         for (__p = (__addr); __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size;\
292                         __p += (__s)->size)
293
294 /* Determine object index from a given position */
295 static inline int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
296 {
297         return (p - addr) / s->size;
298 }
299
300 static inline size_t slab_ksize(const struct kmem_cache *s)
301 {
302 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
303         /*
304          * Debugging requires use of the padding between object
305          * and whatever may come after it.
306          */
307         if (s->flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON))
308                 return s->objsize;
309
310 #endif
311         /*
312          * If we have the need to store the freelist pointer
313          * back there or track user information then we can
314          * only use the space before that information.
315          */
316         if (s->flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_STORE_USER))
317                 return s->inuse;
318         /*
319          * Else we can use all the padding etc for the allocation
320          */
321         return s->size;
322 }
323
324 static inline int order_objects(int order, unsigned long size, int reserved)
325 {
326         return ((PAGE_SIZE << order) - reserved) / size;
327 }
328
329 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(int order,
330                 unsigned long size, int reserved)
331 {
332         struct kmem_cache_order_objects x = {
333                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size, reserved)
334         };
335
336         return x;
337 }
338
339 static inline int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
340 {
341         return x.x >> OO_SHIFT;
342 }
343
344 static inline int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
345 {
346         return x.x & OO_MASK;
347 }
348
349 /*
350  * Per slab locking using the pagelock
351  */
352 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
353 {
354         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
355 }
356
357 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
358 {
359         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
360 }
361
362 /* Interrupts must be disabled (for the fallback code to work right) */
363 static inline bool __cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
364                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
365                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
366                 const char *n)
367 {
368         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
369 #ifdef CONFIG_CMPXCHG_DOUBLE
370         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
371                 if (cmpxchg_double(&page->freelist,
372                         freelist_old, counters_old,
373                         freelist_new, counters_new))
374                 return 1;
375         } else
376 #endif
377         {
378                 slab_lock(page);
379                 if (page->freelist == freelist_old && page->counters == counters_old) {
380                         page->freelist = freelist_new;
381                         page->counters = counters_new;
382                         slab_unlock(page);
383                         return 1;
384                 }
385                 slab_unlock(page);
386         }
387
388         cpu_relax();
389         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
390
391 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
392         printk(KERN_INFO "%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
393 #endif
394
395         return 0;
396 }
397
398 static inline bool cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
399                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
400                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
401                 const char *n)
402 {
403 #ifdef CONFIG_CMPXCHG_DOUBLE
404         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
405                 if (cmpxchg_double(&page->freelist,
406                         freelist_old, counters_old,
407                         freelist_new, counters_new))
408                 return 1;
409         } else
410 #endif
411         {
412                 unsigned long flags;
413
414                 local_irq_save(flags);
415                 slab_lock(page);
416                 if (page->freelist == freelist_old && page->counters == counters_old) {
417                         page->freelist = freelist_new;
418                         page->counters = counters_new;
419                         slab_unlock(page);
420                         local_irq_restore(flags);
421                         return 1;
422                 }
423                 slab_unlock(page);
424                 local_irq_restore(flags);
425         }
426
427         cpu_relax();
428         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
429
430 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
431         printk(KERN_INFO "%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
432 #endif
433
434         return 0;
435 }
436
437 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
438 /*
439  * Determine a map of object in use on a page.
440  *
441  * Node listlock must be held to guarantee that the page does
442  * not vanish from under us.
443  */
444 static void get_map(struct kmem_cache *s, struct page *page, unsigned long *map)
445 {
446         void *p;
447         void *addr = page_address(page);
448
449         for (p = page->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
450                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
451 }
452
453 /*
454  * Debug settings:
455  */
456 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
457 static int slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
458 #else
459 static int slub_debug;
460 #endif
461
462 static char *slub_debug_slabs;
463 static int disable_higher_order_debug;
464
465 /*
466  * Object debugging
467  */
468 static void print_section(char *text, u8 *addr, unsigned int length)
469 {
470         print_hex_dump(KERN_ERR, text, DUMP_PREFIX_ADDRESS, 16, 1, addr,
471                         length, 1);
472 }
473
474 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
475         enum track_item alloc)
476 {
477         struct track *p;
478
479         if (s->offset)
480                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
481         else
482                 p = object + s->inuse;
483
484         return p + alloc;
485 }
486
487 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
488                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
489 {
490         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
491
492         if (addr) {
493 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
494                 struct stack_trace trace;
495                 int i;
496
497                 trace.nr_entries = 0;
498                 trace.max_entries = TRACK_ADDRS_COUNT;
499                 trace.entries = p->addrs;
500                 trace.skip = 3;
501                 save_stack_trace(&trace);
502
503                 /* See rant in lockdep.c */
504                 if (trace.nr_entries != 0 &&
505                     trace.entries[trace.nr_entries - 1] == ULONG_MAX)
506                         trace.nr_entries--;
507
508                 for (i = trace.nr_entries; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
509                         p->addrs[i] = 0;
510 #endif
511                 p->addr = addr;
512                 p->cpu = smp_processor_id();
513                 p->pid = current->pid;
514                 p->when = jiffies;
515         } else
516                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
517 }
518
519 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
520 {
521         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
522                 return;
523
524         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
525         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
526 }
527
528 static void print_track(const char *s, struct track *t)
529 {
530         if (!t->addr)
531                 return;
532
533         printk(KERN_ERR "INFO: %s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
534                 s, (void *)t->addr, jiffies - t->when, t->cpu, t->pid);
535 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
536         {
537                 int i;
538                 for (i = 0; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
539                         if (t->addrs[i])
540                                 printk(KERN_ERR "\t%pS\n", (void *)t->addrs[i]);
541                         else
542                                 break;
543         }
544 #endif
545 }
546
547 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
548 {
549         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
550                 return;
551
552         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC));
553         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE));
554 }
555
556 static void print_page_info(struct page *page)
557 {
558         printk(KERN_ERR "INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
559                 page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
560
561 }
562
563 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
564 {
565         va_list args;
566         char buf[100];
567
568         va_start(args, fmt);
569         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
570         va_end(args);
571         printk(KERN_ERR "========================================"
572                         "=====================================\n");
573         printk(KERN_ERR "BUG %s (%s): %s\n", s->name, print_tainted(), buf);
574         printk(KERN_ERR "----------------------------------------"
575                         "-------------------------------------\n\n");
576 }
577
578 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
579 {
580         va_list args;
581         char buf[100];
582
583         va_start(args, fmt);
584         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
585         va_end(args);
586         printk(KERN_ERR "FIX %s: %s\n", s->name, buf);
587 }
588
589 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
590 {
591         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
592         u8 *addr = page_address(page);
593
594         print_tracking(s, p);
595
596         print_page_info(page);
597
598         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
599                         p, p - addr, get_freepointer(s, p));
600
601         if (p > addr + 16)
602                 print_section("Bytes b4 ", p - 16, 16);
603
604         print_section("Object ", p, min_t(unsigned long, s->objsize,
605                                 PAGE_SIZE));
606         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
607                 print_section("Redzone ", p + s->objsize,
608                         s->inuse - s->objsize);
609
610         if (s->offset)
611                 off = s->offset + sizeof(void *);
612         else
613                 off = s->inuse;
614
615         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
616                 off += 2 * sizeof(struct track);
617
618         if (off != s->size)
619                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
620                 print_section("Padding ", p + off, s->size - off);
621
622         dump_stack();
623 }
624
625 static void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
626                         u8 *object, char *reason)
627 {
628         slab_bug(s, "%s", reason);
629         print_trailer(s, page, object);
630 }
631
632 static void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page, char *fmt, ...)
633 {
634         va_list args;
635         char buf[100];
636
637         va_start(args, fmt);
638         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
639         va_end(args);
640         slab_bug(s, "%s", buf);
641         print_page_info(page);
642         dump_stack();
643 }
644
645 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
646 {
647         u8 *p = object;
648
649         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
650                 memset(p, POISON_FREE, s->objsize - 1);
651                 p[s->objsize - 1] = POISON_END;
652         }
653
654         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
655                 memset(p + s->objsize, val, s->inuse - s->objsize);
656 }
657
658 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
659                                                 void *from, void *to)
660 {
661         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
662         memset(from, data, to - from);
663 }
664
665 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
666                         u8 *object, char *what,
667                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
668 {
669         u8 *fault;
670         u8 *end;
671
672         fault = memchr_inv(start, value, bytes);
673         if (!fault)
674                 return 1;
675
676         end = start + bytes;
677         while (end > fault && end[-1] == value)
678                 end--;
679
680         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
681         printk(KERN_ERR "INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
682                                         fault, end - 1, fault[0], value);
683         print_trailer(s, page, object);
684
685         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
686         return 0;
687 }
688
689 /*
690  * Object layout:
691  *
692  * object address
693  *      Bytes of the object to be managed.
694  *      If the freepointer may overlay the object then the free
695  *      pointer is the first word of the object.
696  *
697  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
698  *      0xa5 (POISON_END)
699  *
700  * object + s->objsize
701  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
702  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
703  *      objsize == inuse.
704  *
705  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
706  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
707  *
708  * object + s->inuse
709  *      Meta data starts here.
710  *
711  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
712  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
713  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
714  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
715  *              before the word boundary.
716  *
717  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
718  *
719  * object + s->size
720  *      Nothing is used beyond s->size.
721  *
722  * If slabcaches are merged then the objsize and inuse boundaries are mostly
723  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
724  * may be used with merged slabcaches.
725  */
726
727 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
728 {
729         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
730
731         if (s->offset)
732                 /* Freepointer is placed after the object. */
733                 off += sizeof(void *);
734
735         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
736                 /* We also have user information there */
737                 off += 2 * sizeof(struct track);
738
739         if (s->size == off)
740                 return 1;
741
742         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
743                                 p + off, POISON_INUSE, s->size - off);
744 }
745
746 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
747 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
748 {
749         u8 *start;
750         u8 *fault;
751         u8 *end;
752         int length;
753         int remainder;
754
755         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
756                 return 1;
757
758         start = page_address(page);
759         length = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) - s->reserved;
760         end = start + length;
761         remainder = length % s->size;
762         if (!remainder)
763                 return 1;
764
765         fault = memchr_inv(end - remainder, POISON_INUSE, remainder);
766         if (!fault)
767                 return 1;
768         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
769                 end--;
770
771         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
772         print_section("Padding ", end - remainder, remainder);
773
774         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, end - remainder, end);
775         return 0;
776 }
777
778 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
779                                         void *object, u8 val)
780 {
781         u8 *p = object;
782         u8 *endobject = object + s->objsize;
783
784         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
785                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
786                         endobject, val, s->inuse - s->objsize))
787                         return 0;
788         } else {
789                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->objsize < s->inuse) {
790                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
791                                 endobject, POISON_INUSE, s->inuse - s->objsize);
792                 }
793         }
794
795         if (s->flags & SLAB_POISON) {
796                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
797                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
798                                         POISON_FREE, s->objsize - 1) ||
799                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
800                                 p + s->objsize - 1, POISON_END, 1)))
801                         return 0;
802                 /*
803                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
804                  */
805                 check_pad_bytes(s, page, p);
806         }
807
808         if (!s->offset && val == SLUB_RED_ACTIVE)
809                 /*
810                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
811                  * freepointer while object is allocated.
812                  */
813                 return 1;
814
815         /* Check free pointer validity */
816         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
817                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
818                 /*
819                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
820                  * of the free objects in this slab. May cause
821                  * another error because the object count is now wrong.
822                  */
823                 set_freepointer(s, p, NULL);
824                 return 0;
825         }
826         return 1;
827 }
828
829 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
830 {
831         int maxobj;
832
833         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
834
835         if (!PageSlab(page)) {
836                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
837                 return 0;
838         }
839
840         maxobj = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
841         if (page->objects > maxobj) {
842                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
843                         s->name, page->objects, maxobj);
844                 return 0;
845         }
846         if (page->inuse > page->objects) {
847                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
848                         s->name, page->inuse, page->objects);
849                 return 0;
850         }
851         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
852         slab_pad_check(s, page);
853         return 1;
854 }
855
856 /*
857  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
858  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
859  */
860 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
861 {
862         int nr = 0;
863         void *fp;
864         void *object = NULL;
865         unsigned long max_objects;
866
867         fp = page->freelist;
868         while (fp && nr <= page->objects) {
869                 if (fp == search)
870                         return 1;
871                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
872                         if (object) {
873                                 object_err(s, page, object,
874                                         "Freechain corrupt");
875                                 set_freepointer(s, object, NULL);
876                                 break;
877                         } else {
878                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
879                                 page->freelist = NULL;
880                                 page->inuse = page->objects;
881                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
882                                 return 0;
883                         }
884                         break;
885                 }
886                 object = fp;
887                 fp = get_freepointer(s, object);
888                 nr++;
889         }
890
891         max_objects = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
892         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
893                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
894
895         if (page->objects != max_objects) {
896                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but "
897                         "should be %d", page->objects, max_objects);
898                 page->objects = max_objects;
899                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
900         }
901         if (page->inuse != page->objects - nr) {
902                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but "
903                         "counted were %d", page->inuse, page->objects - nr);
904                 page->inuse = page->objects - nr;
905                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
906         }
907         return search == NULL;
908 }
909
910 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
911                                                                 int alloc)
912 {
913         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
914                 printk(KERN_INFO "TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
915                         s->name,
916                         alloc ? "alloc" : "free",
917                         object, page->inuse,
918                         page->freelist);
919
920                 if (!alloc)
921                         print_section("Object ", (void *)object, s->objsize);
922
923                 dump_stack();
924         }
925 }
926
927 /*
928  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
929  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
930  */
931 static inline int slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
932 {
933         flags &= gfp_allowed_mask;
934         lockdep_trace_alloc(flags);
935         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
936
937         return should_failslab(s->objsize, flags, s->flags);
938 }
939
940 static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, void *object)
941 {
942         flags &= gfp_allowed_mask;
943         kmemcheck_slab_alloc(s, flags, object, slab_ksize(s));
944         kmemleak_alloc_recursive(object, s->objsize, 1, s->flags, flags);
945 }
946
947 static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x)
948 {
949         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
950
951         /*
952          * Trouble is that we may no longer disable interupts in the fast path
953          * So in order to make the debug calls that expect irqs to be
954          * disabled we need to disable interrupts temporarily.
955          */
956 #if defined(CONFIG_KMEMCHECK) || defined(CONFIG_LOCKDEP)
957         {
958                 unsigned long flags;
959
960                 local_irq_save(flags);
961                 kmemcheck_slab_free(s, x, s->objsize);
962                 debug_check_no_locks_freed(x, s->objsize);
963                 local_irq_restore(flags);
964         }
965 #endif
966         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
967                 debug_check_no_obj_freed(x, s->objsize);
968 }
969
970 /*
971  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
972  *
973  * list_lock must be held.
974  */
975 static void add_full(struct kmem_cache *s,
976         struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
977 {
978         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
979                 return;
980
981         list_add(&page->lru, &n->full);
982 }
983
984 /*
985  * list_lock must be held.
986  */
987 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page)
988 {
989         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
990                 return;
991
992         list_del(&page->lru);
993 }
994
995 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
996 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
997 {
998         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
999
1000         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1001 }
1002
1003 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1004 {
1005         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
1006 }
1007
1008 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1009 {
1010         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1011
1012         /*
1013          * May be called early in order to allocate a slab for the
1014          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1015          * dilemma by deferring the increment of the count during
1016          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1017          */
1018         if (n) {
1019                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1020                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1021         }
1022 }
1023 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1024 {
1025         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1026
1027         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1028         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1029 }
1030
1031 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1032 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1033                                                                 void *object)
1034 {
1035         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
1036                 return;
1037
1038         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1039         init_tracking(s, object);
1040 }
1041
1042 static noinline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1043                                         void *object, unsigned long addr)
1044 {
1045         if (!check_slab(s, page))
1046                 goto bad;
1047
1048         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1049                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
1050                 goto bad;
1051         }
1052
1053         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1054                 goto bad;
1055
1056         /* Success perform special debug activities for allocs */
1057         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1058                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
1059         trace(s, page, object, 1);
1060         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1061         return 1;
1062
1063 bad:
1064         if (PageSlab(page)) {
1065                 /*
1066                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1067                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1068                  * as used avoids touching the remaining objects.
1069                  */
1070                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1071                 page->inuse = page->objects;
1072                 page->freelist = NULL;
1073         }
1074         return 0;
1075 }
1076
1077 static noinline int free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1078                  struct page *page, void *object, unsigned long addr)
1079 {
1080         unsigned long flags;
1081         int rc = 0;
1082
1083         local_irq_save(flags);
1084         slab_lock(page);
1085
1086         if (!check_slab(s, page))
1087                 goto fail;
1088
1089         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1090                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1091                 goto fail;
1092         }
1093
1094         if (on_freelist(s, page, object)) {
1095                 object_err(s, page, object, "Object already free");
1096                 goto fail;
1097         }
1098
1099         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1100                 goto out;
1101
1102         if (unlikely(s != page->slab)) {
1103                 if (!PageSlab(page)) {
1104                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) "
1105                                 "outside of slab", object);
1106                 } else if (!page->slab) {
1107                         printk(KERN_ERR
1108                                 "SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1109                                                 object);
1110                         dump_stack();
1111                 } else
1112                         object_err(s, page, object,
1113                                         "page slab pointer corrupt.");
1114                 goto fail;
1115         }
1116
1117         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1118                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
1119         trace(s, page, object, 0);
1120         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1121         rc = 1;
1122 out:
1123         slab_unlock(page);
1124         local_irq_restore(flags);
1125         return rc;
1126
1127 fail:
1128         slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
1129         goto out;
1130 }
1131
1132 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1133 {
1134         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1135         if (*str++ != '=' || !*str)
1136                 /*
1137                  * No options specified. Switch on full debugging.
1138                  */
1139                 goto out;
1140
1141         if (*str == ',')
1142                 /*
1143                  * No options but restriction on slabs. This means full
1144                  * debugging for slabs matching a pattern.
1145                  */
1146                 goto check_slabs;
1147
1148         if (tolower(*str) == 'o') {
1149                 /*
1150                  * Avoid enabling debugging on caches if its minimum order
1151                  * would increase as a result.
1152                  */
1153                 disable_higher_order_debug = 1;
1154                 goto out;
1155         }
1156
1157         slub_debug = 0;
1158         if (*str == '-')
1159                 /*
1160                  * Switch off all debugging measures.
1161                  */
1162                 goto out;
1163
1164         /*
1165          * Determine which debug features should be switched on
1166          */
1167         for (; *str && *str != ','; str++) {
1168                 switch (tolower(*str)) {
1169                 case 'f':
1170                         slub_debug |= SLAB_DEBUG_FREE;
1171                         break;
1172                 case 'z':
1173                         slub_debug |= SLAB_RED_ZONE;
1174                         break;
1175                 case 'p':
1176                         slub_debug |= SLAB_POISON;
1177                         break;
1178                 case 'u':
1179                         slub_debug |= SLAB_STORE_USER;
1180                         break;
1181                 case 't':
1182                         slub_debug |= SLAB_TRACE;
1183                         break;
1184                 case 'a':
1185                         slub_debug |= SLAB_FAILSLAB;
1186                         break;
1187                 default:
1188                         printk(KERN_ERR "slub_debug option '%c' "
1189                                 "unknown. skipped\n", *str);
1190                 }
1191         }
1192
1193 check_slabs:
1194         if (*str == ',')
1195                 slub_debug_slabs = str + 1;
1196 out:
1197         return 1;
1198 }
1199
1200 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1201
1202 static unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1203         unsigned long flags, const char *name,
1204         void (*ctor)(void *))
1205 {
1206         /*
1207          * Enable debugging if selected on the kernel commandline.
1208          */
1209         if (slub_debug && (!slub_debug_slabs ||
1210                 !strncmp(slub_debug_slabs, name, strlen(slub_debug_slabs))))
1211                 flags |= slub_debug;
1212
1213         return flags;
1214 }
1215 #else
1216 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1217                         struct page *page, void *object) {}
1218
1219 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1220         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1221
1222 static inline int free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1223         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1224
1225 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1226                         { return 1; }
1227 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1228                         void *object, u8 val) { return 1; }
1229 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1230                                         struct page *page) {}
1231 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page) {}
1232 static inline unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1233         unsigned long flags, const char *name,
1234         void (*ctor)(void *))
1235 {
1236         return flags;
1237 }
1238 #define slub_debug 0
1239
1240 #define disable_higher_order_debug 0
1241
1242 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1243                                                         { return 0; }
1244 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1245                                                         { return 0; }
1246 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1247                                                         int objects) {}
1248 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1249                                                         int objects) {}
1250
1251 static inline int slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
1252                                                         { return 0; }
1253
1254 static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
1255                 void *object) {}
1256
1257 static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x) {}
1258
1259 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1260
1261 /*
1262  * Slab allocation and freeing
1263  */
1264 static inline struct page *alloc_slab_page(gfp_t flags, int node,
1265                                         struct kmem_cache_order_objects oo)
1266 {
1267         int order = oo_order(oo);
1268
1269         flags |= __GFP_NOTRACK;
1270
1271         if (node == NUMA_NO_NODE)
1272                 return alloc_pages(flags, order);
1273         else
1274                 return alloc_pages_exact_node(node, flags, order);
1275 }
1276
1277 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1278 {
1279         struct page *page;
1280         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1281         gfp_t alloc_gfp;
1282
1283         flags &= gfp_allowed_mask;
1284
1285         if (flags & __GFP_WAIT)
1286                 local_irq_enable();
1287
1288         flags |= s->allocflags;
1289
1290         /*
1291          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1292          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1293          */
1294         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1295
1296         page = alloc_slab_page(alloc_gfp, node, oo);
1297         if (unlikely(!page)) {
1298                 oo = s->min;
1299                 /*
1300                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1301                  * Try a lower order alloc if possible
1302                  */
1303                 page = alloc_slab_page(flags, node, oo);
1304
1305                 if (page)
1306                         stat(s, ORDER_FALLBACK);
1307         }
1308
1309         if (flags & __GFP_WAIT)
1310                 local_irq_disable();
1311
1312         if (!page)
1313                 return NULL;
1314
1315         if (kmemcheck_enabled
1316                 && !(s->flags & (SLAB_NOTRACK | DEBUG_DEFAULT_FLAGS))) {
1317                 int pages = 1 << oo_order(oo);
1318
1319                 kmemcheck_alloc_shadow(page, oo_order(oo), flags, node);
1320
1321                 /*
1322                  * Objects from caches that have a constructor don't get
1323                  * cleared when they're allocated, so we need to do it here.
1324                  */
1325                 if (s->ctor)
1326                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, pages);
1327                 else
1328                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, pages);
1329         }
1330
1331         page->objects = oo_objects(oo);
1332         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1333                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1334                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1335                 1 << oo_order(oo));
1336
1337         return page;
1338 }
1339
1340 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1341                                 void *object)
1342 {
1343         setup_object_debug(s, page, object);
1344         if (unlikely(s->ctor))
1345                 s->ctor(object);
1346 }
1347
1348 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1349 {
1350         struct page *page;
1351         void *start;
1352         void *last;
1353         void *p;
1354
1355         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
1356
1357         page = allocate_slab(s,
1358                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1359         if (!page)
1360                 goto out;
1361
1362         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1363         page->slab = s;
1364         page->flags |= 1 << PG_slab;
1365
1366         start = page_address(page);
1367
1368         if (unlikely(s->flags & SLAB_POISON))
1369                 memset(start, POISON_INUSE, PAGE_SIZE << compound_order(page));
1370
1371         last = start;
1372         for_each_object(p, s, start, page->objects) {
1373                 setup_object(s, page, last);
1374                 set_freepointer(s, last, p);
1375                 last = p;
1376         }
1377         setup_object(s, page, last);
1378         set_freepointer(s, last, NULL);
1379
1380         page->freelist = start;
1381         page->inuse = page->objects;
1382         page->frozen = 1;
1383 out:
1384         return page;
1385 }
1386
1387 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1388 {
1389         int order = compound_order(page);
1390         int pages = 1 << order;
1391
1392         if (kmem_cache_debug(s)) {
1393                 void *p;
1394
1395                 slab_pad_check(s, page);
1396                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1397                                                 page->objects)
1398                         check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE);
1399         }
1400
1401         kmemcheck_free_shadow(page, compound_order(page));
1402
1403         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1404                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1405                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1406                 -pages);
1407
1408         __ClearPageSlab(page);
1409         reset_page_mapcount(page);
1410         if (current->reclaim_state)
1411                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1412         __free_pages(page, order);
1413 }
1414
1415 #define need_reserve_slab_rcu                                           \
1416         (sizeof(((struct page *)NULL)->lru) < sizeof(struct rcu_head))
1417
1418 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1419 {
1420         struct page *page;
1421
1422         if (need_reserve_slab_rcu)
1423                 page = virt_to_head_page(h);
1424         else
1425                 page = container_of((struct list_head *)h, struct page, lru);
1426
1427         __free_slab(page->slab, page);
1428 }
1429
1430 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1431 {
1432         if (unlikely(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1433                 struct rcu_head *head;
1434
1435                 if (need_reserve_slab_rcu) {
1436                         int order = compound_order(page);
1437                         int offset = (PAGE_SIZE << order) - s->reserved;
1438
1439                         VM_BUG_ON(s->reserved != sizeof(*head));
1440                         head = page_address(page) + offset;
1441                 } else {
1442                         /*
1443                          * RCU free overloads the RCU head over the LRU
1444                          */
1445                         head = (void *)&page->lru;
1446                 }
1447
1448                 call_rcu(head, rcu_free_slab);
1449         } else
1450                 __free_slab(s, page);
1451 }
1452
1453 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1454 {
1455         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1456         free_slab(s, page);
1457 }
1458
1459 /*
1460  * Management of partially allocated slabs.
1461  *
1462  * list_lock must be held.
1463  */
1464 static inline void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1465                                 struct page *page, int tail)
1466 {
1467         n->nr_partial++;
1468         if (tail == DEACTIVATE_TO_TAIL)
1469                 list_add_tail(&page->lru, &n->partial);
1470         else
1471                 list_add(&page->lru, &n->partial);
1472 }
1473
1474 /*
1475  * list_lock must be held.
1476  */
1477 static inline void remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
1478                                         struct page *page)
1479 {
1480         list_del(&page->lru);
1481         n->nr_partial--;
1482 }
1483
1484 /*
1485  * Lock slab, remove from the partial list and put the object into the
1486  * per cpu freelist.
1487  *
1488  * Returns a list of objects or NULL if it fails.
1489  *
1490  * Must hold list_lock.
1491  */
1492 static inline void *acquire_slab(struct kmem_cache *s,
1493                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
1494                 int mode)
1495 {
1496         void *freelist;
1497         unsigned long counters;
1498         struct page new;
1499
1500         /*
1501          * Zap the freelist and set the frozen bit.
1502          * The old freelist is the list of objects for the
1503          * per cpu allocation list.
1504          */
1505         do {
1506                 freelist = page->freelist;
1507                 counters = page->counters;
1508                 new.counters = counters;
1509                 if (mode)
1510                         new.inuse = page->objects;
1511
1512                 VM_BUG_ON(new.frozen);
1513                 new.frozen = 1;
1514
1515         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1516                         freelist, counters,
1517                         NULL, new.counters,
1518                         "lock and freeze"));
1519
1520         remove_partial(n, page);
1521         return freelist;
1522 }
1523
1524 static int put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain);
1525
1526 /*
1527  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1528  */
1529 static void *get_partial_node(struct kmem_cache *s,
1530                 struct kmem_cache_node *n, struct kmem_cache_cpu *c)
1531 {
1532         struct page *page, *page2;
1533         void *object = NULL;
1534
1535         /*
1536          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1537          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1538          * partial slab and there is none available then get_partials()
1539          * will return NULL.
1540          */
1541         if (!n || !n->nr_partial)
1542                 return NULL;
1543
1544         spin_lock(&n->list_lock);
1545         list_for_each_entry_safe(page, page2, &n->partial, lru) {
1546                 void *t = acquire_slab(s, n, page, object == NULL);
1547                 int available;
1548
1549                 if (!t)
1550                         break;
1551
1552                 if (!object) {
1553                         c->page = page;
1554                         c->node = page_to_nid(page);
1555                         stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1556                         object = t;
1557                         available =  page->objects - page->inuse;
1558                 } else {
1559                         page->freelist = t;
1560                         available = put_cpu_partial(s, page, 0);
1561                 }
1562                 if (kmem_cache_debug(s) || available > s->cpu_partial / 2)
1563                         break;
1564
1565         }
1566         spin_unlock(&n->list_lock);
1567         return object;
1568 }
1569
1570 /*
1571  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1572  */
1573 static struct page *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
1574                 struct kmem_cache_cpu *c)
1575 {
1576 #ifdef CONFIG_NUMA
1577         struct zonelist *zonelist;
1578         struct zoneref *z;
1579         struct zone *zone;
1580         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1581         void *object;
1582
1583         /*
1584          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1585          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1586          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1587          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1588          *
1589          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1590          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1591          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1592          * from other nodes and filled up.
1593          *
1594          * If /sys/kernel/slab/xx/defrag_ratio is set to 100 (which makes
1595          * defrag_ratio = 1000) then every (well almost) allocation will
1596          * first attempt to defrag slab caches on other nodes. This means
1597          * scanning over all nodes to look for partial slabs which may be
1598          * expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1599          * with available objects.
1600          */
1601         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1602                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1603                 return NULL;
1604
1605         get_mems_allowed();
1606         zonelist = node_zonelist(slab_node(current->mempolicy), flags);
1607         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1608                 struct kmem_cache_node *n;
1609
1610                 n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1611
1612                 if (n && cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
1613                                 n->nr_partial > s->min_partial) {
1614                         object = get_partial_node(s, n, c);
1615                         if (object) {
1616                                 put_mems_allowed();
1617                                 return object;
1618                         }
1619                 }
1620         }
1621         put_mems_allowed();
1622 #endif
1623         return NULL;
1624 }
1625
1626 /*
1627  * Get a partial page, lock it and return it.
1628  */
1629 static void *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node,
1630                 struct kmem_cache_cpu *c)
1631 {
1632         void *object;
1633         int searchnode = (node == NUMA_NO_NODE) ? numa_node_id() : node;
1634
1635         object = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode), c);
1636         if (object || node != NUMA_NO_NODE)
1637                 return object;
1638
1639         return get_any_partial(s, flags, c);
1640 }
1641
1642 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1643 /*
1644  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguiation
1645  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
1646  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
1647  */
1648 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
1649 #else
1650 /*
1651  * No preemption supported therefore also no need to check for
1652  * different cpus.
1653  */
1654 #define TID_STEP 1
1655 #endif
1656
1657 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
1658 {
1659         return tid + TID_STEP;
1660 }
1661
1662 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
1663 {
1664         return tid % TID_STEP;
1665 }
1666
1667 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
1668 {
1669         return tid / TID_STEP;
1670 }
1671
1672 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
1673 {
1674         return cpu;
1675 }
1676
1677 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
1678                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
1679 {
1680 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
1681         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
1682
1683         printk(KERN_INFO "%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
1684
1685 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1686         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
1687                 printk("due to cpu change %d -> %d\n",
1688                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
1689         else
1690 #endif
1691         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
1692                 printk("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
1693                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
1694         else
1695                 printk("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
1696                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
1697 #endif
1698         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
1699 }
1700
1701 void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
1702 {
1703         int cpu;
1704
1705         for_each_possible_cpu(cpu)
1706                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->tid = init_tid(cpu);
1707 }
1708
1709 /*
1710  * Remove the cpu slab
1711  */
1712 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1713 {
1714         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FULL, M_FREE };
1715         struct page *page = c->page;
1716         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1717         int lock = 0;
1718         enum slab_modes l = M_NONE, m = M_NONE;
1719         void *freelist;
1720         void *nextfree;
1721         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
1722         struct page new;
1723         struct page old;
1724
1725         if (page->freelist) {
1726                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
1727                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
1728         }
1729
1730         c->tid = next_tid(c->tid);
1731         c->page = NULL;
1732         freelist = c->freelist;
1733         c->freelist = NULL;
1734
1735         /*
1736          * Stage one: Free all available per cpu objects back
1737          * to the page freelist while it is still frozen. Leave the
1738          * last one.
1739          *
1740          * There is no need to take the list->lock because the page
1741          * is still frozen.
1742          */
1743         while (freelist && (nextfree = get_freepointer(s, freelist))) {
1744                 void *prior;
1745                 unsigned long counters;
1746
1747                 do {
1748                         prior = page->freelist;
1749                         counters = page->counters;
1750                         set_freepointer(s, freelist, prior);
1751                         new.counters = counters;
1752                         new.inuse--;
1753                         VM_BUG_ON(!new.frozen);
1754
1755                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1756                         prior, counters,
1757                         freelist, new.counters,
1758                         "drain percpu freelist"));
1759
1760                 freelist = nextfree;
1761         }
1762
1763         /*
1764          * Stage two: Ensure that the page is unfrozen while the
1765          * list presence reflects the actual number of objects
1766          * during unfreeze.
1767          *
1768          * We setup the list membership and then perform a cmpxchg
1769          * with the count. If there is a mismatch then the page
1770          * is not unfrozen but the page is on the wrong list.
1771          *
1772          * Then we restart the process which may have to remove
1773          * the page from the list that we just put it on again
1774          * because the number of objects in the slab may have
1775          * changed.
1776          */
1777 redo:
1778
1779         old.freelist = page->freelist;
1780         old.counters = page->counters;
1781         VM_BUG_ON(!old.frozen);
1782
1783         /* Determine target state of the slab */
1784         new.counters = old.counters;
1785         if (freelist) {
1786                 new.inuse--;
1787                 set_freepointer(s, freelist, old.freelist);
1788                 new.freelist = freelist;
1789         } else
1790                 new.freelist = old.freelist;
1791
1792         new.frozen = 0;
1793
1794         if (!new.inuse && n->nr_partial > s->min_partial)
1795                 m = M_FREE;
1796         else if (new.freelist) {
1797                 m = M_PARTIAL;
1798                 if (!lock) {
1799                         lock = 1;
1800                         /*
1801                          * Taking the spinlock removes the possiblity
1802                          * that acquire_slab() will see a slab page that
1803                          * is frozen
1804                          */
1805                         spin_lock(&n->list_lock);
1806                 }
1807         } else {
1808                 m = M_FULL;
1809                 if (kmem_cache_debug(s) && !lock) {
1810                         lock = 1;
1811                         /*
1812                          * This also ensures that the scanning of full
1813                          * slabs from diagnostic functions will not see
1814                          * any frozen slabs.
1815                          */
1816                         spin_lock(&n->list_lock);
1817                 }
1818         }
1819
1820         if (l != m) {
1821
1822                 if (l == M_PARTIAL)
1823
1824                         remove_partial(n, page);
1825
1826                 else if (l == M_FULL)
1827
1828                         remove_full(s, page);
1829
1830                 if (m == M_PARTIAL) {
1831
1832                         add_partial(n, page, tail);
1833                         stat(s, tail);
1834
1835                 } else if (m == M_FULL) {
1836
1837                         stat(s, DEACTIVATE_FULL);
1838                         add_full(s, n, page);
1839
1840                 }
1841         }
1842
1843         l = m;
1844         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1845                                 old.freelist, old.counters,
1846                                 new.freelist, new.counters,
1847                                 "unfreezing slab"))
1848                 goto redo;
1849
1850         if (lock)
1851                 spin_unlock(&n->list_lock);
1852
1853         if (m == M_FREE) {
1854                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
1855                 discard_slab(s, page);
1856                 stat(s, FREE_SLAB);
1857         }
1858 }
1859
1860 /* Unfreeze all the cpu partial slabs */
1861 static void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s)
1862 {
1863         struct kmem_cache_node *n = NULL;
1864         struct kmem_cache_cpu *c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
1865         struct page *page, *discard_page = NULL;
1866
1867         while ((page = c->partial)) {
1868                 enum slab_modes { M_PARTIAL, M_FREE };
1869                 enum slab_modes l, m;
1870                 struct page new;
1871                 struct page old;
1872
1873                 c->partial = page->next;
1874                 l = M_FREE;
1875
1876                 do {
1877
1878                         old.freelist = page->freelist;
1879                         old.counters = page->counters;
1880                         VM_BUG_ON(!old.frozen);
1881
1882                         new.counters = old.counters;
1883                         new.freelist = old.freelist;
1884
1885                         new.frozen = 0;
1886
1887                         if (!new.inuse && (!n || n->nr_partial > s->min_partial))
1888                                 m = M_FREE;
1889                         else {
1890                                 struct kmem_cache_node *n2 = get_node(s,
1891                                                         page_to_nid(page));
1892
1893                                 m = M_PARTIAL;
1894                                 if (n != n2) {
1895                                         if (n)
1896                                                 spin_unlock(&n->list_lock);
1897
1898                                         n = n2;
1899                                         spin_lock(&n->list_lock);
1900                                 }
1901                         }
1902
1903                         if (l != m) {
1904                                 if (l == M_PARTIAL) {
1905                                         remove_partial(n, page);
1906                                         stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
1907                                 } else {
1908                                         add_partial(n, page,
1909                                                 DEACTIVATE_TO_TAIL);
1910                                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
1911                                 }
1912
1913                                 l = m;
1914                         }
1915
1916                 } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
1917                                 old.freelist, old.counters,
1918                                 new.freelist, new.counters,
1919                                 "unfreezing slab"));
1920
1921                 if (m == M_FREE) {
1922                         page->next = discard_page;
1923                         discard_page = page;
1924                 }
1925         }
1926
1927         if (n)
1928                 spin_unlock(&n->list_lock);
1929
1930         while (discard_page) {
1931                 page = discard_page;
1932                 discard_page = discard_page->next;
1933
1934                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
1935                 discard_slab(s, page);
1936                 stat(s, FREE_SLAB);
1937         }
1938 }
1939
1940 /*
1941  * Put a page that was just frozen (in __slab_free) into a partial page
1942  * slot if available. This is done without interrupts disabled and without
1943  * preemption disabled. The cmpxchg is racy and may put the partial page
1944  * onto a random cpus partial slot.
1945  *
1946  * If we did not find a slot then simply move all the partials to the
1947  * per node partial list.
1948  */
1949 int put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain)
1950 {
1951         struct page *oldpage;
1952         int pages;
1953         int pobjects;
1954
1955         do {
1956                 pages = 0;
1957                 pobjects = 0;
1958                 oldpage = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
1959
1960                 if (oldpage) {
1961                         pobjects = oldpage->pobjects;
1962                         pages = oldpage->pages;
1963                         if (drain && pobjects > s->cpu_partial) {
1964                                 unsigned long flags;
1965                                 /*
1966                                  * partial array is full. Move the existing
1967                                  * set to the per node partial list.
1968                                  */
1969                                 local_irq_save(flags);
1970                                 unfreeze_partials(s);
1971                                 local_irq_restore(flags);
1972                                 pobjects = 0;
1973                                 pages = 0;
1974                         }
1975                 }
1976
1977                 pages++;
1978                 pobjects += page->objects - page->inuse;
1979
1980                 page->pages = pages;
1981                 page->pobjects = pobjects;
1982                 page->next = oldpage;
1983
1984         } while (irqsafe_cpu_cmpxchg(s->cpu_slab->partial, oldpage, page) != oldpage);
1985         stat(s, CPU_PARTIAL_FREE);
1986         return pobjects;
1987 }
1988
1989 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1990 {
1991         stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
1992         deactivate_slab(s, c);
1993 }
1994
1995 /*
1996  * Flush cpu slab.
1997  *
1998  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
1999  */
2000 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
2001 {
2002         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2003
2004         if (likely(c)) {
2005                 if (c->page)
2006                         flush_slab(s, c);
2007
2008                 unfreeze_partials(s);
2009         }
2010 }
2011
2012 static void flush_cpu_slab(void *d)
2013 {
2014         struct kmem_cache *s = d;
2015
2016         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
2017 }
2018
2019 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
2020 {
2021         on_each_cpu(flush_cpu_slab, s, 1);
2022 }
2023
2024 /*
2025  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
2026  * locality expectations.
2027  */
2028 static inline int node_match(struct kmem_cache_cpu *c, int node)
2029 {
2030 #ifdef CONFIG_NUMA
2031         if (node != NUMA_NO_NODE && c->node != node)
2032                 return 0;
2033 #endif
2034         return 1;
2035 }
2036
2037 static int count_free(struct page *page)
2038 {
2039         return page->objects - page->inuse;
2040 }
2041
2042 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
2043                                         int (*get_count)(struct page *))
2044 {
2045         unsigned long flags;
2046         unsigned long x = 0;
2047         struct page *page;
2048
2049         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2050         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
2051                 x += get_count(page);
2052         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2053         return x;
2054 }
2055
2056 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
2057 {
2058 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2059         return atomic_long_read(&n->total_objects);
2060 #else
2061         return 0;
2062 #endif
2063 }
2064
2065 static noinline void
2066 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
2067 {
2068         int node;
2069
2070         printk(KERN_WARNING
2071                 "SLUB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
2072                 nid, gfpflags);
2073         printk(KERN_WARNING "  cache: %s, object size: %d, buffer size: %d, "
2074                 "default order: %d, min order: %d\n", s->name, s->objsize,
2075                 s->size, oo_order(s->oo), oo_order(s->min));
2076
2077         if (oo_order(s->min) > get_order(s->objsize))
2078                 printk(KERN_WARNING "  %s debugging increased min order, use "
2079                        "slub_debug=O to disable.\n", s->name);
2080
2081         for_each_online_node(node) {
2082                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
2083                 unsigned long nr_slabs;
2084                 unsigned long nr_objs;
2085                 unsigned long nr_free;
2086
2087                 if (!n)
2088                         continue;
2089
2090                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
2091                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
2092                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
2093
2094                 printk(KERN_WARNING
2095                         "  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
2096                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
2097         }
2098 }
2099
2100 static inline void *new_slab_objects(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
2101                         int node, struct kmem_cache_cpu **pc)
2102 {
2103         void *object;
2104         struct kmem_cache_cpu *c;
2105         struct page *page = new_slab(s, flags, node);
2106
2107         if (page) {
2108                 c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2109                 if (c->page)
2110                         flush_slab(s, c);
2111
2112                 /*
2113                  * No other reference to the page yet so we can
2114                  * muck around with it freely without cmpxchg
2115                  */
2116                 object = page->freelist;
2117                 page->freelist = NULL;
2118
2119                 stat(s, ALLOC_SLAB);
2120                 c->node = page_to_nid(page);
2121                 c->page = page;
2122                 *pc = c;
2123         } else
2124                 object = NULL;
2125
2126         return object;
2127 }
2128
2129 /*
2130  * Check the page->freelist of a page and either transfer the freelist to the per cpu freelist
2131  * or deactivate the page.
2132  *
2133  * The page is still frozen if the return value is not NULL.
2134  *
2135  * If this function returns NULL then the page has been unfrozen.
2136  */
2137 static inline void *get_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2138 {
2139         struct page new;
2140         unsigned long counters;
2141         void *freelist;
2142
2143         do {
2144                 freelist = page->freelist;
2145                 counters = page->counters;
2146                 new.counters = counters;
2147                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
2148
2149                 new.inuse = page->objects;
2150                 new.frozen = freelist != NULL;
2151
2152         } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
2153                 freelist, counters,
2154                 NULL, new.counters,
2155                 "get_freelist"));
2156
2157         return freelist;
2158 }
2159
2160 /*
2161  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
2162  * debugging duties.
2163  *
2164  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
2165  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
2166  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
2167  *
2168  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
2169  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
2170  * rest of the freelist to the lockless freelist.
2171  *
2172  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
2173  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
2174  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
2175  */
2176 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2177                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2178 {
2179         void **object;
2180         unsigned long flags;
2181
2182         local_irq_save(flags);
2183 #ifdef CONFIG_PREEMPT
2184         /*
2185          * We may have been preempted and rescheduled on a different
2186          * cpu before disabling interrupts. Need to reload cpu area
2187          * pointer.
2188          */
2189         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2190 #endif
2191
2192         if (!c->page)
2193                 goto new_slab;
2194 redo:
2195         if (unlikely(!node_match(c, node))) {
2196                 stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
2197                 deactivate_slab(s, c);
2198                 goto new_slab;
2199         }
2200
2201         /* must check again c->freelist in case of cpu migration or IRQ */
2202         object = c->freelist;
2203         if (object)
2204                 goto load_freelist;
2205
2206         stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
2207
2208         object = get_freelist(s, c->page);
2209
2210         if (!object) {
2211                 c->page = NULL;
2212                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
2213                 goto new_slab;
2214         }
2215
2216         stat(s, ALLOC_REFILL);
2217
2218 load_freelist:
2219         c->freelist = get_freepointer(s, object);
2220         c->tid = next_tid(c->tid);
2221         local_irq_restore(flags);
2222         return object;
2223
2224 new_slab:
2225
2226         if (c->partial) {
2227                 c->page = c->partial;
2228                 c->partial = c->page->next;
2229                 c->node = page_to_nid(c->page);
2230                 stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
2231                 c->freelist = NULL;
2232                 goto redo;
2233         }
2234
2235         /* Then do expensive stuff like retrieving pages from the partial lists */
2236         object = get_partial(s, gfpflags, node, c);
2237
2238         if (unlikely(!object)) {
2239
2240                 object = new_slab_objects(s, gfpflags, node, &c);
2241
2242                 if (unlikely(!object)) {
2243                         if (!(gfpflags & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
2244                                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
2245
2246                         local_irq_restore(flags);
2247                         return NULL;
2248                 }
2249         }
2250
2251         if (likely(!kmem_cache_debug(s)))
2252                 goto load_freelist;
2253
2254         /* Only entered in the debug case */
2255         if (!alloc_debug_processing(s, c->page, object, addr))
2256                 goto new_slab;  /* Slab failed checks. Next slab needed */
2257
2258         c->freelist = get_freepointer(s, object);
2259         deactivate_slab(s, c);
2260         c->node = NUMA_NO_NODE;
2261         local_irq_restore(flags);
2262         return object;
2263 }
2264
2265 /*
2266  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
2267  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
2268  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
2269  *
2270  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
2271  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
2272  *
2273  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
2274  */
2275 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
2276                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
2277 {
2278         void **object;
2279         struct kmem_cache_cpu *c;
2280         unsigned long tid;
2281
2282         if (slab_pre_alloc_hook(s, gfpflags))
2283                 return NULL;
2284
2285 redo:
2286
2287         /*
2288          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
2289          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
2290          * reading from one cpu area. That does not matter as long
2291          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
2292          */
2293         c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2294
2295         /*
2296          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
2297          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
2298          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
2299          * linked list in between.
2300          */
2301         tid = c->tid;
2302         barrier();
2303
2304         object = c->freelist;
2305         if (unlikely(!object || !node_match(c, node)))
2306
2307                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
2308
2309         else {
2310                 /*
2311                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
2312                  * operation and if we are on the right processor.
2313                  *
2314                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock semantics!)
2315                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
2316                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
2317                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
2318                  *
2319                  * Since this is without lock semantics the protection is only against
2320                  * code executing on this cpu *not* from access by other cpus.
2321                  */
2322                 if (unlikely(!irqsafe_cpu_cmpxchg_double(
2323                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2324                                 object, tid,
2325                                 get_freepointer_safe(s, object), next_tid(tid)))) {
2326
2327                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
2328                         goto redo;
2329                 }
2330                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
2331         }
2332
2333         if (unlikely(gfpflags & __GFP_ZERO) && object)
2334                 memset(object, 0, s->objsize);
2335
2336         slab_post_alloc_hook(s, gfpflags, object);
2337
2338         return object;
2339 }
2340
2341 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2342 {
2343         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, _RET_IP_);
2344
2345         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->objsize, s->size, gfpflags);
2346
2347         return ret;
2348 }
2349 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
2350
2351 #ifdef CONFIG_TRACING
2352 void *kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, size_t size)
2353 {
2354         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, _RET_IP_);
2355         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, gfpflags);
2356         return ret;
2357 }
2358 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
2359
2360 void *kmalloc_order_trace(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
2361 {
2362         void *ret = kmalloc_order(size, flags, order);
2363         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, PAGE_SIZE << order, flags);
2364         return ret;
2365 }
2366 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order_trace);
2367 #endif
2368
2369 #ifdef CONFIG_NUMA
2370 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
2371 {
2372         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2373
2374         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
2375                                     s->objsize, s->size, gfpflags, node);
2376
2377         return ret;
2378 }
2379 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
2380
2381 #ifdef CONFIG_TRACING
2382 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *s,
2383                                     gfp_t gfpflags,
2384                                     int node, size_t size)
2385 {
2386         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2387
2388         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2389                            size, s->size, gfpflags, node);
2390         return ret;
2391 }
2392 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
2393 #endif
2394 #endif
2395
2396 /*
2397  * Slow patch handling. This may still be called frequently since objects
2398  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
2399  *
2400  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
2401  * lock and free the item. If there is no additional partial page
2402  * handling required then we can return immediately.
2403  */
2404 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2405                         void *x, unsigned long addr)
2406 {
2407         void *prior;
2408         void **object = (void *)x;
2409         int was_frozen;
2410         int inuse;
2411         struct page new;
2412         unsigned long counters;
2413         struct kmem_cache_node *n = NULL;
2414         unsigned long uninitialized_var(flags);
2415
2416         stat(s, FREE_SLOWPATH);
2417
2418         if (kmem_cache_debug(s) && !free_debug_processing(s, page, x, addr))
2419                 return;
2420
2421         do {
2422                 prior = page->freelist;
2423                 counters = page->counters;
2424                 set_freepointer(s, object, prior);
2425                 new.counters = counters;
2426                 was_frozen = new.frozen;
2427                 new.inuse--;
2428                 if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen && !n) {
2429
2430                         if (!kmem_cache_debug(s) && !prior)
2431
2432                                 /*
2433                                  * Slab was on no list before and will be partially empty
2434                                  * We can defer the list move and instead freeze it.
2435                                  */
2436                                 new.frozen = 1;
2437
2438                         else { /* Needs to be taken off a list */
2439
2440                                 n = get_node(s, page_to_nid(page));
2441                                 /*
2442                                  * Speculatively acquire the list_lock.
2443                                  * If the cmpxchg does not succeed then we may
2444                                  * drop the list_lock without any processing.
2445                                  *
2446                                  * Otherwise the list_lock will synchronize with
2447                                  * other processors updating the list of slabs.
2448                                  */
2449                                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2450
2451                         }
2452                 }
2453                 inuse = new.inuse;
2454
2455         } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
2456                 prior, counters,
2457                 object, new.counters,
2458                 "__slab_free"));
2459
2460         if (likely(!n)) {
2461
2462                 /*
2463                  * If we just froze the page then put it onto the
2464                  * per cpu partial list.
2465                  */
2466                 if (new.frozen && !was_frozen)
2467                         put_cpu_partial(s, page, 1);
2468
2469                 /*
2470                  * The list lock was not taken therefore no list
2471                  * activity can be necessary.
2472                  */
2473                 if (was_frozen)
2474                         stat(s, FREE_FROZEN);
2475                 return;
2476         }
2477
2478         /*
2479          * was_frozen may have been set after we acquired the list_lock in
2480          * an earlier loop. So we need to check it here again.
2481          */
2482         if (was_frozen)
2483                 stat(s, FREE_FROZEN);
2484         else {
2485                 if (unlikely(!inuse && n->nr_partial > s->min_partial))
2486                         goto slab_empty;
2487
2488                 /*
2489                  * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
2490                  * then add it.
2491                  */
2492                 if (unlikely(!prior)) {
2493                         remove_full(s, page);
2494                         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2495                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2496                 }
2497         }
2498         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2499         return;
2500
2501 slab_empty:
2502         if (prior) {
2503                 /*
2504                  * Slab on the partial list.
2505                  */
2506                 remove_partial(n, page);
2507                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
2508         } else
2509                 /* Slab must be on the full list */
2510                 remove_full(s, page);
2511
2512         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2513         stat(s, FREE_SLAB);
2514         discard_slab(s, page);
2515 }
2516
2517 /*
2518  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
2519  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
2520  *
2521  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
2522  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
2523  * the item before.
2524  *
2525  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
2526  * with all sorts of special processing.
2527  */
2528 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s,
2529                         struct page *page, void *x, unsigned long addr)
2530 {
2531         void **object = (void *)x;
2532         struct kmem_cache_cpu *c;
2533         unsigned long tid;
2534
2535         slab_free_hook(s, x);
2536
2537 redo:
2538         /*
2539          * Determine the currently cpus per cpu slab.
2540          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
2541          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
2542          * during the cmpxchg then the free will succedd.
2543          */
2544         c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2545
2546         tid = c->tid;
2547         barrier();
2548
2549         if (likely(page == c->page)) {
2550                 set_freepointer(s, object, c->freelist);
2551
2552                 if (unlikely(!irqsafe_cpu_cmpxchg_double(
2553                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2554                                 c->freelist, tid,
2555                                 object, next_tid(tid)))) {
2556
2557                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
2558                         goto redo;
2559                 }
2560                 stat(s, FREE_FASTPATH);
2561         } else
2562                 __slab_free(s, page, x, addr);
2563
2564 }
2565
2566 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
2567 {
2568         struct page *page;
2569
2570         page = virt_to_head_page(x);
2571
2572         slab_free(s, page, x, _RET_IP_);
2573
2574         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
2575 }
2576 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
2577
2578 /*
2579  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
2580  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
2581  * get the required alignment by putting one properly sized object after
2582  * another.
2583  *
2584  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
2585  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
2586  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
2587  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
2588  * locking overhead.
2589  */
2590
2591 /*
2592  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
2593  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
2594  * and increases the number of allocations possible without having to
2595  * take the list_lock.
2596  */
2597 static int slub_min_order;
2598 static int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
2599 static int slub_min_objects;
2600
2601 /*
2602  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
2603  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
2604  */
2605 static int slub_nomerge;
2606
2607 /*
2608  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
2609  *
2610  * The order of allocation has significant impact on performance and other
2611  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
2612  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
2613  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
2614  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
2615  * would be wasted.
2616  *
2617  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
2618  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
2619  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
2620  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
2621  *
2622  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
2623  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
2624  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
2625  * of space in favor of a small page order.
2626  *
2627  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
2628  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
2629  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
2630  * the smallest order which will fit the object.
2631  */
2632 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
2633                                 int max_order, int fract_leftover, int reserved)
2634 {
2635         int order;
2636         int rem;
2637         int min_order = slub_min_order;
2638
2639         if (order_objects(min_order, size, reserved) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
2640                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
2641
2642         for (order = max(min_order,
2643                                 fls(min_objects * size - 1) - PAGE_SHIFT);
2644                         order <= max_order; order++) {
2645
2646                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
2647
2648                 if (slab_size < min_objects * size + reserved)
2649                         continue;
2650
2651                 rem = (slab_size - reserved) % size;
2652
2653                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
2654                         break;
2655
2656         }
2657
2658         return order;
2659 }
2660
2661 static inline int calculate_order(int size, int reserved)
2662 {
2663         int order;
2664         int min_objects;
2665         int fraction;
2666         int max_objects;
2667
2668         /*
2669          * Attempt to find best configuration for a slab. This
2670          * works by first attempting to generate a layout with
2671          * the best configuration and backing off gradually.
2672          *
2673          * First we reduce the acceptable waste in a slab. Then
2674          * we reduce the minimum objects required in a slab.
2675          */
2676         min_objects = slub_min_objects;
2677         if (!min_objects)
2678                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
2679         max_objects = order_objects(slub_max_order, size, reserved);
2680         min_objects = min(min_objects, max_objects);
2681
2682         while (min_objects > 1) {
2683                 fraction = 16;
2684                 while (fraction >= 4) {
2685                         order = slab_order(size, min_objects,
2686                                         slub_max_order, fraction, reserved);
2687                         if (order <= slub_max_order)
2688                                 return order;
2689                         fraction /= 2;
2690                 }
2691                 min_objects--;
2692         }
2693
2694         /*
2695          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
2696          * lets see if we can place a single object there.
2697          */
2698         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1, reserved);
2699         if (order <= slub_max_order)
2700                 return order;
2701
2702         /*
2703          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
2704          */
2705         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1, reserved);
2706         if (order < MAX_ORDER)
2707                 return order;
2708         return -ENOSYS;
2709 }
2710
2711 /*
2712  * Figure out what the alignment of the objects will be.
2713  */
2714 static unsigned long calculate_alignment(unsigned long flags,
2715                 unsigned long align, unsigned long size)
2716 {
2717         /*
2718          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
2719          * suggestion if the object is sufficiently large.
2720          *
2721          * The hardware cache alignment cannot override the specified
2722          * alignment though. If that is greater then use it.
2723          */
2724         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2725                 unsigned long ralign = cache_line_size();
2726                 while (size <= ralign / 2)
2727                         ralign /= 2;
2728                 align = max(align, ralign);
2729         }
2730
2731         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
2732                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2733
2734         return ALIGN(align, sizeof(void *));
2735 }
2736
2737 static void
2738 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n, struct kmem_cache *s)
2739 {
2740         n->nr_partial = 0;
2741         spin_lock_init(&n->list_lock);
2742         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
2743 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2744         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
2745         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
2746         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
2747 #endif
2748 }
2749
2750 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2751 {
2752         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
2753                         SLUB_PAGE_SHIFT * sizeof(struct kmem_cache_cpu));
2754
2755         /*
2756          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
2757          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
2758          */
2759         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
2760                                      2 * sizeof(void *));
2761
2762         if (!s->cpu_slab)
2763                 return 0;
2764
2765         init_kmem_cache_cpus(s);
2766
2767         return 1;
2768 }
2769
2770 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
2771
2772 /*
2773  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
2774  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
2775  * possible.
2776  *
2777  * Note that this function only works on the kmalloc_node_cache
2778  * when allocating for the kmalloc_node_cache. This is used for bootstrapping
2779  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
2780  */
2781 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
2782 {
2783         struct page *page;
2784         struct kmem_cache_node *n;
2785
2786         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
2787
2788         page = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
2789
2790         BUG_ON(!page);
2791         if (page_to_nid(page) != node) {
2792                 printk(KERN_ERR "SLUB: Unable to allocate memory from "
2793                                 "node %d\n", node);
2794                 printk(KERN_ERR "SLUB: Allocating a useless per node structure "
2795                                 "in order to be able to continue\n");
2796         }
2797
2798         n = page->freelist;
2799         BUG_ON(!n);
2800         page->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
2801         page->inuse = 1;
2802         page->frozen = 0;
2803         kmem_cache_node->node[node] = n;
2804 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2805         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
2806         init_tracking(kmem_cache_node, n);
2807 #endif
2808         init_kmem_cache_node(n, kmem_cache_node);
2809         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, page->objects);
2810
2811         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_HEAD);
2812 }
2813
2814 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2815 {
2816         int node;
2817
2818         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2819                 struct kmem_cache_node *n = s->node[node];
2820
2821                 if (n)
2822                         kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
2823
2824                 s->node[node] = NULL;
2825         }
2826 }
2827
2828 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2829 {
2830         int node;
2831
2832         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2833                 struct kmem_cache_node *n;
2834
2835                 if (slab_state == DOWN) {
2836                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
2837                         continue;
2838                 }
2839                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
2840                                                 GFP_KERNEL, node);
2841
2842                 if (!n) {
2843                         free_kmem_cache_nodes(s);
2844                         return 0;
2845                 }
2846
2847                 s->node[node] = n;
2848                 init_kmem_cache_node(n, s);
2849         }
2850         return 1;
2851 }
2852
2853 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
2854 {
2855         if (min < MIN_PARTIAL)
2856                 min = MIN_PARTIAL;
2857         else if (min > MAX_PARTIAL)
2858                 min = MAX_PARTIAL;
2859         s->min_partial = min;
2860 }
2861
2862 /*
2863  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
2864  * a slab object.
2865  */
2866 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
2867 {
2868         unsigned long flags = s->flags;
2869         unsigned long size = s->objsize;
2870         unsigned long align = s->align;
2871         int order;
2872
2873         /*
2874          * Round up object size to the next word boundary. We can only
2875          * place the free pointer at word boundaries and this determines
2876          * the possible location of the free pointer.
2877          */
2878         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
2879
2880 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2881         /*
2882          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
2883          * the slab may touch the object after free or before allocation
2884          * then we should never poison the object itself.
2885          */
2886         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) &&
2887                         !s->ctor)
2888                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
2889         else
2890                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
2891
2892
2893         /*
2894          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
2895          * end of the object and the free pointer. If not then add an
2896          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
2897          */
2898         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->objsize)
2899                 size += sizeof(void *);
2900 #endif
2901
2902         /*
2903          * With that we have determined the number of bytes in actual use
2904          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
2905          */
2906         s->inuse = size;
2907
2908         if (((flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
2909                 s->ctor)) {
2910                 /*
2911                  * Relocate free pointer after the object if it is not
2912                  * permitted to overwrite the first word of the object on
2913                  * kmem_cache_free.
2914                  *
2915                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
2916                  * destructor or are poisoning the objects.
2917                  */
2918                 s->offset = size;
2919                 size += sizeof(void *);
2920         }
2921
2922 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2923         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2924                 /*
2925                  * Need to store information about allocs and frees after
2926                  * the object.
2927                  */
2928                 size += 2 * sizeof(struct track);
2929
2930         if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2931                 /*
2932                  * Add some empty padding so that we can catch
2933                  * overwrites from earlier objects rather than let
2934                  * tracking information or the free pointer be
2935                  * corrupted if a user writes before the start
2936                  * of the object.
2937                  */
2938                 size += sizeof(void *);
2939 #endif
2940
2941         /*
2942          * Determine the alignment based on various parameters that the
2943          * user specified and the dynamic determination of cache line size
2944          * on bootup.
2945          */
2946         align = calculate_alignment(flags, align, s->objsize);
2947         s->align = align;
2948
2949         /*
2950          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
2951          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
2952          * each object to conform to the alignment.
2953          */
2954         size = ALIGN(size, align);
2955         s->size = size;
2956         if (forced_order >= 0)
2957                 order = forced_order;
2958         else
2959                 order = calculate_order(size, s->reserved);
2960
2961         if (order < 0)
2962                 return 0;
2963
2964         s->allocflags = 0;
2965         if (order)
2966                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
2967
2968         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
2969                 s->allocflags |= SLUB_DMA;
2970
2971         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2972                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2973
2974         /*
2975          * Determine the number of objects per slab
2976          */
2977         s->oo = oo_make(order, size, s->reserved);
2978         s->min = oo_make(get_order(size), size, s->reserved);
2979         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
2980                 s->max = s->oo;
2981
2982         return !!oo_objects(s->oo);
2983
2984 }
2985
2986 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s,
2987                 const char *name, size_t size,
2988                 size_t align, unsigned long flags,
2989                 void (*ctor)(void *))
2990 {
2991         memset(s, 0, kmem_size);
2992         s->name = name;
2993         s->ctor = ctor;
2994         s->objsize = size;
2995         s->align = align;
2996         s->flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, ctor);
2997         s->reserved = 0;
2998
2999         if (need_reserve_slab_rcu && (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
3000                 s->reserved = sizeof(struct rcu_head);
3001
3002         if (!calculate_sizes(s, -1))
3003                 goto error;
3004         if (disable_higher_order_debug) {
3005                 /*
3006                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
3007                  * order increased.
3008                  */
3009                 if (get_order(s->size) > get_order(s->objsize)) {
3010                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
3011                         s->offset = 0;
3012                         if (!calculate_sizes(s, -1))
3013                                 goto error;
3014                 }
3015         }
3016
3017 #ifdef CONFIG_CMPXCHG_DOUBLE
3018         if (system_has_cmpxchg_double() && (s->flags & SLAB_DEBUG_FLAGS) == 0)
3019                 /* Enable fast mode */
3020                 s->flags |= __CMPXCHG_DOUBLE;
3021 #endif
3022
3023         /*
3024          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
3025          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
3026          */
3027         set_min_partial(s, ilog2(s->size) / 2);
3028
3029         /*
3030          * cpu_partial determined the maximum number of objects kept in the
3031          * per cpu partial lists of a processor.
3032          *
3033          * Per cpu partial lists mainly contain slabs that just have one
3034          * object freed. If they are used for allocation then they can be
3035          * filled up again with minimal effort. The slab will never hit the
3036          * per node partial lists and therefore no locking will be required.
3037          *
3038          * This setting also determines
3039          *
3040          * A) The number of objects from per cpu partial slabs dumped to the
3041          *    per node list when we reach the limit.
3042          * B) The number of objects in cpu partial slabs to extract from the
3043          *    per node list when we run out of per cpu objects. We only fetch 50%
3044          *    to keep some capacity around for frees.
3045          */
3046         if (kmem_cache_debug(s))
3047                 s->cpu_partial = 0;
3048         else if (s->size >= PAGE_SIZE)
3049                 s->cpu_partial = 2;
3050         else if (s->size >= 1024)
3051                 s->cpu_partial = 6;
3052         else if (s->size >= 256)
3053                 s->cpu_partial = 13;
3054         else
3055                 s->cpu_partial = 30;
3056
3057         s->refcount = 1;
3058 #ifdef CONFIG_NUMA
3059         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
3060 #endif
3061         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
3062                 goto error;
3063
3064         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
3065                 return 1;
3066
3067         free_kmem_cache_nodes(s);
3068 error:
3069         if (flags & SLAB_PANIC)
3070                 panic("Cannot create slab %s size=%lu realsize=%u "
3071                         "order=%u offset=%u flags=%lx\n",
3072                         s->name, (unsigned long)size, s->size, oo_order(s->oo),
3073                         s->offset, flags);
3074         return 0;
3075 }
3076
3077 /*
3078  * Determine the size of a slab object
3079  */
3080 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
3081 {
3082         return s->objsize;
3083 }
3084 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
3085
3086 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3087                                                         const char *text)
3088 {
3089 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3090         void *addr = page_address(page);
3091         void *p;
3092         unsigned long *map = kzalloc(BITS_TO_LONGS(page->objects) *
3093                                      sizeof(long), GFP_ATOMIC);
3094         if (!map)
3095                 return;
3096         slab_err(s, page, "%s", text);
3097         slab_lock(page);
3098
3099         get_map(s, page, map);
3100         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
3101
3102                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map)) {
3103                         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu\n",
3104                                                         p, p - addr);
3105                         print_tracking(s, p);
3106                 }
3107         }
3108         slab_unlock(page);
3109         kfree(map);
3110 #endif
3111 }
3112
3113 /*
3114  * Attempt to free all partial slabs on a node.
3115  * This is called from kmem_cache_close(). We must be the last thread
3116  * using the cache and therefore we do not need to lock anymore.
3117  */
3118 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
3119 {
3120         struct page *page, *h;
3121
3122         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, lru) {
3123                 if (!page->inuse) {
3124                         remove_partial(n, page);
3125                         discard_slab(s, page);
3126                 } else {
3127                         list_slab_objects(s, page,
3128                                 "Objects remaining on kmem_cache_close()");
3129                 }
3130         }
3131 }
3132
3133 /*
3134  * Release all resources used by a slab cache.
3135  */
3136 static inline int kmem_cache_close(struct kmem_cache *s)
3137 {
3138         int node;
3139
3140         flush_all(s);
3141         free_percpu(s->cpu_slab);
3142         /* Attempt to free all objects */
3143         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3144                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3145
3146                 free_partial(s, n);
3147                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
3148                         return 1;
3149         }
3150         free_kmem_cache_nodes(s);
3151         return 0;
3152 }
3153
3154 /*
3155  * Close a cache and release the kmem_cache structure
3156  * (must be used for caches created using kmem_cache_create)
3157  */
3158 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
3159 {
3160         down_write(&slub_lock);
3161         s->refcount--;
3162         if (!s->refcount) {
3163                 list_del(&s->list);
3164                 up_write(&slub_lock);
3165                 if (kmem_cache_close(s)) {
3166                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: %s called for cache that "
3167                                 "still has objects.\n", s->name, __func__);
3168                         dump_stack();
3169                 }
3170                 if (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
3171                         rcu_barrier();
3172                 sysfs_slab_remove(s);
3173         } else
3174                 up_write(&slub_lock);
3175 }
3176 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
3177
3178 /********************************************************************
3179  *              Kmalloc subsystem
3180  *******************************************************************/
3181
3182 struct kmem_cache *kmalloc_caches[SLUB_PAGE_SHIFT];
3183 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
3184
3185 static struct kmem_cache *kmem_cache;
3186
3187 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
3188 static struct kmem_cache *kmalloc_dma_caches[SLUB_PAGE_SHIFT];
3189 #endif
3190
3191 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
3192 {
3193         get_option(&str, &slub_min_order);
3194
3195         return 1;
3196 }
3197
3198 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
3199
3200 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
3201 {
3202         get_option(&str, &slub_max_order);
3203         slub_max_order = min(slub_max_order, MAX_ORDER - 1);
3204
3205         return 1;
3206 }
3207
3208 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
3209
3210 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
3211 {
3212         get_option(&str, &slub_min_objects);
3213
3214         return 1;
3215 }
3216
3217 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
3218
3219 static int __init setup_slub_nomerge(char *str)
3220 {
3221         slub_nomerge = 1;
3222         return 1;
3223 }
3224
3225 __setup("slub_nomerge", setup_slub_nomerge);
3226
3227 static struct kmem_cache *__init create_kmalloc_cache(const char *name,
3228                                                 int size, unsigned int flags)
3229 {
3230         struct kmem_cache *s;
3231
3232         s = kmem_cache_alloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
3233
3234         /*
3235          * This function is called with IRQs disabled during early-boot on
3236          * single CPU so there's no need to take slub_lock here.
3237          */
3238         if (!kmem_cache_open(s, name, size, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
3239                                                                 flags, NULL))
3240                 goto panic;
3241
3242         list_add(&s->list, &slab_caches);
3243         return s;
3244
3245 panic:
3246         panic("Creation of kmalloc slab %s size=%d failed.\n", name, size);
3247         return NULL;
3248 }
3249
3250 /*
3251  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
3252  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
3253  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
3254  * fls.
3255  */
3256 static s8 size_index[24] = {
3257         3,      /* 8 */
3258         4,      /* 16 */
3259         5,      /* 24 */
3260         5,      /* 32 */
3261         6,      /* 40 */
3262         6,      /* 48 */
3263         6,      /* 56 */
3264         6,      /* 64 */
3265         1,      /* 72 */
3266         1,      /* 80 */
3267         1,      /* 88 */
3268         1,      /* 96 */
3269         7,      /* 104 */
3270         7,      /* 112 */
3271         7,      /* 120 */
3272         7,      /* 128 */
3273         2,      /* 136 */
3274         2,      /* 144 */
3275         2,      /* 152 */
3276         2,      /* 160 */
3277         2,      /* 168 */
3278         2,      /* 176 */
3279         2,      /* 184 */
3280         2       /* 192 */
3281 };
3282
3283 static inline int size_index_elem(size_t bytes)
3284 {
3285         return (bytes - 1) / 8;
3286 }
3287
3288 static struct kmem_cache *get_slab(size_t size, gfp_t flags)
3289 {
3290         int index;
3291
3292         if (size <= 192) {
3293                 if (!size)
3294                         return ZERO_SIZE_PTR;
3295
3296                 index = size_index[size_index_elem(size)];
3297         } else
3298                 index = fls(size - 1);
3299
3300 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
3301         if (unlikely((flags & SLUB_DMA)))
3302                 return kmalloc_dma_caches[index];
3303
3304 #endif
3305         return kmalloc_caches[index];
3306 }
3307
3308 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3309 {
3310         struct kmem_cache *s;
3311         void *ret;
3312
3313         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
3314                 return kmalloc_large(size, flags);
3315
3316         s = get_slab(size, flags);
3317
3318         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3319                 return s;
3320
3321         ret = slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE, _RET_IP_);
3322
3323         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
3324
3325         return ret;
3326 }
3327 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3328
3329 #ifdef CONFIG_NUMA
3330 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3331 {
3332         struct page *page;
3333         void *ptr = NULL;
3334
3335         flags |= __GFP_COMP | __GFP_NOTRACK;
3336         page = alloc_pages_node(node, flags, get_order(size));
3337         if (page)
3338                 ptr = page_address(page);
3339
3340         kmemleak_alloc(ptr, size, 1, flags);
3341         return ptr;
3342 }
3343
3344 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3345 {
3346         struct kmem_cache *s;
3347         void *ret;
3348
3349         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE)) {
3350                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
3351
3352                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3353                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
3354                                    flags, node);
3355
3356                 return ret;
3357         }
3358
3359         s = get_slab(size, flags);
3360
3361         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3362                 return s;
3363
3364         ret = slab_alloc(s, flags, node, _RET_IP_);
3365
3366         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
3367
3368         return ret;
3369 }
3370 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3371 #endif
3372
3373 size_t ksize(const void *object)
3374 {
3375         struct page *page;
3376
3377         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
3378                 return 0;
3379
3380         page = virt_to_head_page(object);
3381
3382         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3383                 WARN_ON(!PageCompound(page));
3384                 return PAGE_SIZE << compound_order(page);
3385         }
3386
3387         return slab_ksize(page->slab);
3388 }
3389 EXPORT_SYMBOL(ksize);
3390
3391 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3392 bool verify_mem_not_deleted(const void *x)
3393 {
3394         struct page *page;
3395         void *object = (void *)x;
3396         unsigned long flags;
3397         bool rv;
3398
3399         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
3400                 return false;
3401
3402         local_irq_save(flags);
3403
3404         page = virt_to_head_page(x);
3405         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3406                 /* maybe it was from stack? */
3407                 rv = true;
3408                 goto out_unlock;
3409         }
3410
3411         slab_lock(page);
3412         if (on_freelist(page->slab, page, object)) {
3413                 object_err(page->slab, page, object, "Object is on free-list");
3414                 rv = false;
3415         } else {
3416                 rv = true;
3417         }
3418         slab_unlock(page);
3419
3420 out_unlock:
3421         local_irq_restore(flags);
3422         return rv;
3423 }
3424 EXPORT_SYMBOL(verify_mem_not_deleted);
3425 #endif
3426
3427 void kfree(const void *x)
3428 {
3429         struct page *page;
3430         void *object = (void *)x;
3431
3432         trace_kfree(_RET_IP_, x);
3433
3434         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
3435                 return;
3436
3437         page = virt_to_head_page(x);
3438         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3439                 BUG_ON(!PageCompound(page));
3440                 kmemleak_free(x);
3441                 put_page(page);
3442                 return;
3443         }
3444         slab_free(page->slab, page, object, _RET_IP_);
3445 }
3446 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3447
3448 /*
3449  * kmem_cache_shrink removes empty slabs from the partial lists and sorts
3450  * the remaining slabs by the number of items in use. The slabs with the
3451  * most items in use come first. New allocations will then fill those up
3452  * and thus they can be removed from the partial lists.
3453  *
3454  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
3455  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
3456  * are freed in them.
3457  */
3458 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
3459 {
3460         int node;
3461         int i;
3462         struct kmem_cache_node *n;
3463         struct page *page;
3464         struct page *t;
3465         int objects = oo_objects(s->max);
3466         struct list_head *slabs_by_inuse =
3467                 kmalloc(sizeof(struct list_head) * objects, GFP_KERNEL);
3468         unsigned long flags;
3469
3470         if (!slabs_by_inuse)
3471                 return -ENOMEM;
3472
3473         flush_all(s);
3474         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3475                 n = get_node(s, node);
3476
3477                 if (!n->nr_partial)
3478                         continue;
3479
3480                 for (i = 0; i < objects; i++)
3481                         INIT_LIST_HEAD(slabs_by_inuse + i);
3482
3483                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3484
3485                 /*
3486                  * Build lists indexed by the items in use in each slab.
3487                  *
3488                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
3489                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
3490                  */
3491                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, lru) {
3492                         list_move(&page->lru, slabs_by_inuse + page->inuse);
3493                         if (!page->inuse)
3494                                 n->nr_partial--;
3495                 }
3496
3497                 /*
3498                  * Rebuild the partial list with the slabs filled up most
3499                  * first and the least used slabs at the end.
3500                  */
3501                 for (i = objects - 1; i > 0; i--)
3502                         list_splice(slabs_by_inuse + i, n->partial.prev);
3503
3504                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3505
3506                 /* Release empty slabs */
3507                 list_for_each_entry_safe(page, t, slabs_by_inuse, lru)
3508                         discard_slab(s, page);
3509         }
3510
3511         kfree(slabs_by_inuse);
3512         return 0;
3513 }
3514 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
3515
3516 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
3517 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
3518 {
3519         struct kmem_cache *s;
3520
3521         down_read(&slub_lock);
3522         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
3523                 kmem_cache_shrink(s);
3524         up_read(&slub_lock);
3525
3526         return 0;
3527 }
3528
3529 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
3530 {
3531         struct kmem_cache_node *n;
3532         struct kmem_cache *s;
3533         struct memory_notify *marg = arg;
3534         int offline_node;
3535
3536         offline_node = marg->status_change_nid;
3537
3538         /*
3539          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
3540          * for it yet.
3541          */
3542         if (offline_node < 0)
3543                 return;
3544
3545         down_read(&slub_lock);
3546         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3547                 n = get_node(s, offline_node);
3548                 if (n) {
3549                         /*
3550                          * if n->nr_slabs > 0, slabs still exist on the node
3551                          * that is going down. We were unable to free them,
3552                          * and offline_pages() function shouldn't call this
3553                          * callback. So, we must fail.
3554                          */
3555                         BUG_ON(slabs_node(s, offline_node));
3556
3557                         s->node[offline_node] = NULL;
3558                         kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
3559                 }
3560         }
3561         up_read(&slub_lock);
3562 }
3563
3564 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
3565 {
3566         struct kmem_cache_node *n;
3567         struct kmem_cache *s;
3568         struct memory_notify *marg = arg;
3569         int nid = marg->status_change_nid;
3570         int ret = 0;
3571
3572         /*
3573          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
3574          * already created. Nothing to do.
3575          */
3576         if (nid < 0)
3577                 return 0;
3578
3579         /*
3580          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
3581          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
3582          * online.
3583          */
3584         down_read(&slub_lock);
3585         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3586                 /*
3587                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
3588                  *      since memory is not yet available from the node that
3589                  *      is brought up.
3590                  */
3591                 n = kmem_cache_alloc(kmem_cache_node, GFP_KERNEL);