]> git.openfabrics.org - ~shefty/rdma-dev.git/blob - mm/slub.c
slub, hotplug: ignore unrelated node's hot-adding and hot-removing
[~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 "slab.h"
20 #include <linux/proc_fs.h>
21 #include <linux/seq_file.h>
22 #include <linux/kmemcheck.h>
23 #include <linux/cpu.h>
24 #include <linux/cpuset.h>
25 #include <linux/mempolicy.h>
26 #include <linux/ctype.h>
27 #include <linux/debugobjects.h>
28 #include <linux/kallsyms.h>
29 #include <linux/memory.h>
30 #include <linux/math64.h>
31 #include <linux/fault-inject.h>
32 #include <linux/stacktrace.h>
33 #include <linux/prefetch.h>
34
35 #include <trace/events/kmem.h>
36
37 #include "internal.h"
38
39 /*
40  * Lock order:
41  *   1. slab_mutex (Global Mutex)
42  *   2. node->list_lock
43  *   3. slab_lock(page) (Only on some arches and for debugging)
44  *
45  *   slab_mutex
46  *
47  *   The role of the slab_mutex is to protect the list of all the slabs
48  *   and to synchronize major metadata changes to slab cache structures.
49  *
50  *   The slab_lock is only used for debugging and on arches that do not
51  *   have the ability to do a cmpxchg_double. It only protects the second
52  *   double word in the page struct. Meaning
53  *      A. page->freelist       -> List of object free in a page
54  *      B. page->counters       -> Counters of objects
55  *      C. page->frozen         -> frozen state
56  *
57  *   If a slab is frozen then it is exempt from list management. It is not
58  *   on any list. The processor that froze the slab is the one who can
59  *   perform list operations on the page. Other processors may put objects
60  *   onto the freelist but the processor that froze the slab is the only
61  *   one that can retrieve the objects from the page's freelist.
62  *
63  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
64  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
65  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
66  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
67  *   modified without taking the list lock).
68  *
69  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
70  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
71  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
72  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
73  *   the list lock.
74  *   Interrupts are disabled during allocation and deallocation in order to
75  *   make the slab allocator safe to use in the context of an irq. In addition
76  *   interrupts are disabled to ensure that the processor does not change
77  *   while handling per_cpu slabs, due to kernel preemption.
78  *
79  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
80  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
81  *
82  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
83  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
84  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
85  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
86  * cannot scan all objects.
87  *
88  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
89  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
90  * fast frees and allocs.
91  *
92  * Overloading of page flags that are otherwise used for LRU management.
93  *
94  * PageActive           The slab is frozen and exempt from list processing.
95  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
96  *                      such as satisfying allocations for a specific
97  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
98  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
99  *                      list operations. It is up to the processor holding
100  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
101  *                      when the slab is no longer needed.
102  *
103  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
104  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
105  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
106  *                      freelist that allows lockless access to
107  *                      free objects in addition to the regular freelist
108  *                      that requires the slab lock.
109  *
110  * PageError            Slab requires special handling due to debug
111  *                      options set. This moves slab handling out of
112  *                      the fast path and disables lockless freelists.
113  */
114
115 #define SLAB_DEBUG_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
116                 SLAB_TRACE | SLAB_DEBUG_FREE)
117
118 static inline int kmem_cache_debug(struct kmem_cache *s)
119 {
120 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
121         return unlikely(s->flags & SLAB_DEBUG_FLAGS);
122 #else
123         return 0;
124 #endif
125 }
126
127 /*
128  * Issues still to be resolved:
129  *
130  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
131  *
132  * - Variable sizing of the per node arrays
133  */
134
135 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
136 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
137
138 /* Enable to log cmpxchg failures */
139 #undef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
140
141 /*
142  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
143  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
144  */
145 #define MIN_PARTIAL 5
146
147 /*
148  * Maximum number of desirable partial slabs.
149  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
150  * sort the partial list by the number of objects in the.
151  */
152 #define MAX_PARTIAL 10
153
154 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | \
155                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
156
157 /*
158  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
159  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
160  * metadata.
161  */
162 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
163
164 /*
165  * Set of flags that will prevent slab merging
166  */
167 #define SLUB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
168                 SLAB_TRACE | SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_NOLEAKTRACE | \
169                 SLAB_FAILSLAB)
170
171 #define SLUB_MERGE_SAME (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | \
172                 SLAB_CACHE_DMA | SLAB_NOTRACK)
173
174 #define OO_SHIFT        16
175 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
176 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       32767 /* since page.objects is u15 */
177
178 /* Internal SLUB flags */
179 #define __OBJECT_POISON         0x80000000UL /* Poison object */
180 #define __CMPXCHG_DOUBLE        0x40000000UL /* Use cmpxchg_double */
181
182 static int kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
183
184 #ifdef CONFIG_SMP
185 static struct notifier_block slab_notifier;
186 #endif
187
188 /*
189  * Tracking user of a slab.
190  */
191 #define TRACK_ADDRS_COUNT 16
192 struct track {
193         unsigned long addr;     /* Called from address */
194 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
195         unsigned long addrs[TRACK_ADDRS_COUNT]; /* Called from address */
196 #endif
197         int cpu;                /* Was running on cpu */
198         int pid;                /* Pid context */
199         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
200 };
201
202 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
203
204 #ifdef CONFIG_SYSFS
205 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
206 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
207 static void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *);
208
209 #else
210 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
211 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
212                                                         { return 0; }
213 static inline void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s) { }
214
215 #endif
216
217 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
218 {
219 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
220         __this_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
221 #endif
222 }
223
224 /********************************************************************
225  *                      Core slab cache functions
226  *******************************************************************/
227
228 static inline struct kmem_cache_node *get_node(struct kmem_cache *s, int node)
229 {
230         return s->node[node];
231 }
232
233 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
234 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
235                                 struct page *page, const void *object)
236 {
237         void *base;
238
239         if (!object)
240                 return 1;
241
242         base = page_address(page);
243         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
244                 (object - base) % s->size) {
245                 return 0;
246         }
247
248         return 1;
249 }
250
251 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
252 {
253         return *(void **)(object + s->offset);
254 }
255
256 static void prefetch_freepointer(const struct kmem_cache *s, void *object)
257 {
258         prefetch(object + s->offset);
259 }
260
261 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
262 {
263         void *p;
264
265 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
266         probe_kernel_read(&p, (void **)(object + s->offset), sizeof(p));
267 #else
268         p = get_freepointer(s, object);
269 #endif
270         return p;
271 }
272
273 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
274 {
275         *(void **)(object + s->offset) = fp;
276 }
277
278 /* Loop over all objects in a slab */
279 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
280         for (__p = (__addr); __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size;\
281                         __p += (__s)->size)
282
283 /* Determine object index from a given position */
284 static inline int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
285 {
286         return (p - addr) / s->size;
287 }
288
289 static inline size_t slab_ksize(const struct kmem_cache *s)
290 {
291 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
292         /*
293          * Debugging requires use of the padding between object
294          * and whatever may come after it.
295          */
296         if (s->flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON))
297                 return s->object_size;
298
299 #endif
300         /*
301          * If we have the need to store the freelist pointer
302          * back there or track user information then we can
303          * only use the space before that information.
304          */
305         if (s->flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_STORE_USER))
306                 return s->inuse;
307         /*
308          * Else we can use all the padding etc for the allocation
309          */
310         return s->size;
311 }
312
313 static inline int order_objects(int order, unsigned long size, int reserved)
314 {
315         return ((PAGE_SIZE << order) - reserved) / size;
316 }
317
318 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(int order,
319                 unsigned long size, int reserved)
320 {
321         struct kmem_cache_order_objects x = {
322                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size, reserved)
323         };
324
325         return x;
326 }
327
328 static inline int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
329 {
330         return x.x >> OO_SHIFT;
331 }
332
333 static inline int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
334 {
335         return x.x & OO_MASK;
336 }
337
338 /*
339  * Per slab locking using the pagelock
340  */
341 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
342 {
343         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
344 }
345
346 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
347 {
348         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
349 }
350
351 /* Interrupts must be disabled (for the fallback code to work right) */
352 static inline bool __cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
353                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
354                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
355                 const char *n)
356 {
357         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
358 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
359     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
360         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
361                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
362                         freelist_old, counters_old,
363                         freelist_new, counters_new))
364                 return 1;
365         } else
366 #endif
367         {
368                 slab_lock(page);
369                 if (page->freelist == freelist_old && page->counters == counters_old) {
370                         page->freelist = freelist_new;
371                         page->counters = counters_new;
372                         slab_unlock(page);
373                         return 1;
374                 }
375                 slab_unlock(page);
376         }
377
378         cpu_relax();
379         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
380
381 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
382         printk(KERN_INFO "%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
383 #endif
384
385         return 0;
386 }
387
388 static inline bool cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
389                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
390                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
391                 const char *n)
392 {
393 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
394     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
395         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
396                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
397                         freelist_old, counters_old,
398                         freelist_new, counters_new))
399                 return 1;
400         } else
401 #endif
402         {
403                 unsigned long flags;
404
405                 local_irq_save(flags);
406                 slab_lock(page);
407                 if (page->freelist == freelist_old && page->counters == counters_old) {
408                         page->freelist = freelist_new;
409                         page->counters = counters_new;
410                         slab_unlock(page);
411                         local_irq_restore(flags);
412                         return 1;
413                 }
414                 slab_unlock(page);
415                 local_irq_restore(flags);
416         }
417
418         cpu_relax();
419         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
420
421 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
422         printk(KERN_INFO "%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
423 #endif
424
425         return 0;
426 }
427
428 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
429 /*
430  * Determine a map of object in use on a page.
431  *
432  * Node listlock must be held to guarantee that the page does
433  * not vanish from under us.
434  */
435 static void get_map(struct kmem_cache *s, struct page *page, unsigned long *map)
436 {
437         void *p;
438         void *addr = page_address(page);
439
440         for (p = page->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
441                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
442 }
443
444 /*
445  * Debug settings:
446  */
447 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
448 static int slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
449 #else
450 static int slub_debug;
451 #endif
452
453 static char *slub_debug_slabs;
454 static int disable_higher_order_debug;
455
456 /*
457  * Object debugging
458  */
459 static void print_section(char *text, u8 *addr, unsigned int length)
460 {
461         print_hex_dump(KERN_ERR, text, DUMP_PREFIX_ADDRESS, 16, 1, addr,
462                         length, 1);
463 }
464
465 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
466         enum track_item alloc)
467 {
468         struct track *p;
469
470         if (s->offset)
471                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
472         else
473                 p = object + s->inuse;
474
475         return p + alloc;
476 }
477
478 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
479                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
480 {
481         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
482
483         if (addr) {
484 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
485                 struct stack_trace trace;
486                 int i;
487
488                 trace.nr_entries = 0;
489                 trace.max_entries = TRACK_ADDRS_COUNT;
490                 trace.entries = p->addrs;
491                 trace.skip = 3;
492                 save_stack_trace(&trace);
493
494                 /* See rant in lockdep.c */
495                 if (trace.nr_entries != 0 &&
496                     trace.entries[trace.nr_entries - 1] == ULONG_MAX)
497                         trace.nr_entries--;
498
499                 for (i = trace.nr_entries; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
500                         p->addrs[i] = 0;
501 #endif
502                 p->addr = addr;
503                 p->cpu = smp_processor_id();
504                 p->pid = current->pid;
505                 p->when = jiffies;
506         } else
507                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
508 }
509
510 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
511 {
512         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
513                 return;
514
515         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
516         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
517 }
518
519 static void print_track(const char *s, struct track *t)
520 {
521         if (!t->addr)
522                 return;
523
524         printk(KERN_ERR "INFO: %s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
525                 s, (void *)t->addr, jiffies - t->when, t->cpu, t->pid);
526 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
527         {
528                 int i;
529                 for (i = 0; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
530                         if (t->addrs[i])
531                                 printk(KERN_ERR "\t%pS\n", (void *)t->addrs[i]);
532                         else
533                                 break;
534         }
535 #endif
536 }
537
538 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
539 {
540         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
541                 return;
542
543         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC));
544         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE));
545 }
546
547 static void print_page_info(struct page *page)
548 {
549         printk(KERN_ERR "INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
550                 page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
551
552 }
553
554 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
555 {
556         va_list args;
557         char buf[100];
558
559         va_start(args, fmt);
560         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
561         va_end(args);
562         printk(KERN_ERR "========================================"
563                         "=====================================\n");
564         printk(KERN_ERR "BUG %s (%s): %s\n", s->name, print_tainted(), buf);
565         printk(KERN_ERR "----------------------------------------"
566                         "-------------------------------------\n\n");
567
568         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
569 }
570
571 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
572 {
573         va_list args;
574         char buf[100];
575
576         va_start(args, fmt);
577         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
578         va_end(args);
579         printk(KERN_ERR "FIX %s: %s\n", s->name, buf);
580 }
581
582 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
583 {
584         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
585         u8 *addr = page_address(page);
586
587         print_tracking(s, p);
588
589         print_page_info(page);
590
591         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
592                         p, p - addr, get_freepointer(s, p));
593
594         if (p > addr + 16)
595                 print_section("Bytes b4 ", p - 16, 16);
596
597         print_section("Object ", p, min_t(unsigned long, s->object_size,
598                                 PAGE_SIZE));
599         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
600                 print_section("Redzone ", p + s->object_size,
601                         s->inuse - s->object_size);
602
603         if (s->offset)
604                 off = s->offset + sizeof(void *);
605         else
606                 off = s->inuse;
607
608         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
609                 off += 2 * sizeof(struct track);
610
611         if (off != s->size)
612                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
613                 print_section("Padding ", p + off, s->size - off);
614
615         dump_stack();
616 }
617
618 static void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
619                         u8 *object, char *reason)
620 {
621         slab_bug(s, "%s", reason);
622         print_trailer(s, page, object);
623 }
624
625 static void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page, const char *fmt, ...)
626 {
627         va_list args;
628         char buf[100];
629
630         va_start(args, fmt);
631         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
632         va_end(args);
633         slab_bug(s, "%s", buf);
634         print_page_info(page);
635         dump_stack();
636 }
637
638 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
639 {
640         u8 *p = object;
641
642         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
643                 memset(p, POISON_FREE, s->object_size - 1);
644                 p[s->object_size - 1] = POISON_END;
645         }
646
647         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
648                 memset(p + s->object_size, val, s->inuse - s->object_size);
649 }
650
651 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
652                                                 void *from, void *to)
653 {
654         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
655         memset(from, data, to - from);
656 }
657
658 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
659                         u8 *object, char *what,
660                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
661 {
662         u8 *fault;
663         u8 *end;
664
665         fault = memchr_inv(start, value, bytes);
666         if (!fault)
667                 return 1;
668
669         end = start + bytes;
670         while (end > fault && end[-1] == value)
671                 end--;
672
673         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
674         printk(KERN_ERR "INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
675                                         fault, end - 1, fault[0], value);
676         print_trailer(s, page, object);
677
678         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
679         return 0;
680 }
681
682 /*
683  * Object layout:
684  *
685  * object address
686  *      Bytes of the object to be managed.
687  *      If the freepointer may overlay the object then the free
688  *      pointer is the first word of the object.
689  *
690  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
691  *      0xa5 (POISON_END)
692  *
693  * object + s->object_size
694  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
695  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
696  *      object_size == inuse.
697  *
698  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
699  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
700  *
701  * object + s->inuse
702  *      Meta data starts here.
703  *
704  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
705  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
706  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
707  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
708  *              before the word boundary.
709  *
710  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
711  *
712  * object + s->size
713  *      Nothing is used beyond s->size.
714  *
715  * If slabcaches are merged then the object_size and inuse boundaries are mostly
716  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
717  * may be used with merged slabcaches.
718  */
719
720 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
721 {
722         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
723
724         if (s->offset)
725                 /* Freepointer is placed after the object. */
726                 off += sizeof(void *);
727
728         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
729                 /* We also have user information there */
730                 off += 2 * sizeof(struct track);
731
732         if (s->size == off)
733                 return 1;
734
735         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
736                                 p + off, POISON_INUSE, s->size - off);
737 }
738
739 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
740 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
741 {
742         u8 *start;
743         u8 *fault;
744         u8 *end;
745         int length;
746         int remainder;
747
748         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
749                 return 1;
750
751         start = page_address(page);
752         length = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) - s->reserved;
753         end = start + length;
754         remainder = length % s->size;
755         if (!remainder)
756                 return 1;
757
758         fault = memchr_inv(end - remainder, POISON_INUSE, remainder);
759         if (!fault)
760                 return 1;
761         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
762                 end--;
763
764         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
765         print_section("Padding ", end - remainder, remainder);
766
767         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, end - remainder, end);
768         return 0;
769 }
770
771 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
772                                         void *object, u8 val)
773 {
774         u8 *p = object;
775         u8 *endobject = object + s->object_size;
776
777         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
778                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
779                         endobject, val, s->inuse - s->object_size))
780                         return 0;
781         } else {
782                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->object_size < s->inuse) {
783                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
784                                 endobject, POISON_INUSE, s->inuse - s->object_size);
785                 }
786         }
787
788         if (s->flags & SLAB_POISON) {
789                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
790                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
791                                         POISON_FREE, s->object_size - 1) ||
792                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
793                                 p + s->object_size - 1, POISON_END, 1)))
794                         return 0;
795                 /*
796                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
797                  */
798                 check_pad_bytes(s, page, p);
799         }
800
801         if (!s->offset && val == SLUB_RED_ACTIVE)
802                 /*
803                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
804                  * freepointer while object is allocated.
805                  */
806                 return 1;
807
808         /* Check free pointer validity */
809         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
810                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
811                 /*
812                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
813                  * of the free objects in this slab. May cause
814                  * another error because the object count is now wrong.
815                  */
816                 set_freepointer(s, p, NULL);
817                 return 0;
818         }
819         return 1;
820 }
821
822 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
823 {
824         int maxobj;
825
826         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
827
828         if (!PageSlab(page)) {
829                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
830                 return 0;
831         }
832
833         maxobj = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
834         if (page->objects > maxobj) {
835                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
836                         s->name, page->objects, maxobj);
837                 return 0;
838         }
839         if (page->inuse > page->objects) {
840                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
841                         s->name, page->inuse, page->objects);
842                 return 0;
843         }
844         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
845         slab_pad_check(s, page);
846         return 1;
847 }
848
849 /*
850  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
851  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
852  */
853 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
854 {
855         int nr = 0;
856         void *fp;
857         void *object = NULL;
858         unsigned long max_objects;
859
860         fp = page->freelist;
861         while (fp && nr <= page->objects) {
862                 if (fp == search)
863                         return 1;
864                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
865                         if (object) {
866                                 object_err(s, page, object,
867                                         "Freechain corrupt");
868                                 set_freepointer(s, object, NULL);
869                                 break;
870                         } else {
871                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
872                                 page->freelist = NULL;
873                                 page->inuse = page->objects;
874                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
875                                 return 0;
876                         }
877                         break;
878                 }
879                 object = fp;
880                 fp = get_freepointer(s, object);
881                 nr++;
882         }
883
884         max_objects = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
885         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
886                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
887
888         if (page->objects != max_objects) {
889                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but "
890                         "should be %d", page->objects, max_objects);
891                 page->objects = max_objects;
892                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
893         }
894         if (page->inuse != page->objects - nr) {
895                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but "
896                         "counted were %d", page->inuse, page->objects - nr);
897                 page->inuse = page->objects - nr;
898                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
899         }
900         return search == NULL;
901 }
902
903 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
904                                                                 int alloc)
905 {
906         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
907                 printk(KERN_INFO "TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
908                         s->name,
909                         alloc ? "alloc" : "free",
910                         object, page->inuse,
911                         page->freelist);
912
913                 if (!alloc)
914                         print_section("Object ", (void *)object, s->object_size);
915
916                 dump_stack();
917         }
918 }
919
920 /*
921  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
922  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
923  */
924 static inline int slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
925 {
926         flags &= gfp_allowed_mask;
927         lockdep_trace_alloc(flags);
928         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
929
930         return should_failslab(s->object_size, flags, s->flags);
931 }
932
933 static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, void *object)
934 {
935         flags &= gfp_allowed_mask;
936         kmemcheck_slab_alloc(s, flags, object, slab_ksize(s));
937         kmemleak_alloc_recursive(object, s->object_size, 1, s->flags, flags);
938 }
939
940 static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x)
941 {
942         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
943
944         /*
945          * Trouble is that we may no longer disable interupts in the fast path
946          * So in order to make the debug calls that expect irqs to be
947          * disabled we need to disable interrupts temporarily.
948          */
949 #if defined(CONFIG_KMEMCHECK) || defined(CONFIG_LOCKDEP)
950         {
951                 unsigned long flags;
952
953                 local_irq_save(flags);
954                 kmemcheck_slab_free(s, x, s->object_size);
955                 debug_check_no_locks_freed(x, s->object_size);
956                 local_irq_restore(flags);
957         }
958 #endif
959         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
960                 debug_check_no_obj_freed(x, s->object_size);
961 }
962
963 /*
964  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
965  *
966  * list_lock must be held.
967  */
968 static void add_full(struct kmem_cache *s,
969         struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
970 {
971         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
972                 return;
973
974         list_add(&page->lru, &n->full);
975 }
976
977 /*
978  * list_lock must be held.
979  */
980 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page)
981 {
982         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
983                 return;
984
985         list_del(&page->lru);
986 }
987
988 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
989 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
990 {
991         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
992
993         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
994 }
995
996 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
997 {
998         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
999 }
1000
1001 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1002 {
1003         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1004
1005         /*
1006          * May be called early in order to allocate a slab for the
1007          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1008          * dilemma by deferring the increment of the count during
1009          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1010          */
1011         if (n) {
1012                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1013                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1014         }
1015 }
1016 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1017 {
1018         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1019
1020         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1021         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1022 }
1023
1024 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1025 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1026                                                                 void *object)
1027 {
1028         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
1029                 return;
1030
1031         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1032         init_tracking(s, object);
1033 }
1034
1035 static noinline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1036                                         void *object, unsigned long addr)
1037 {
1038         if (!check_slab(s, page))
1039                 goto bad;
1040
1041         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1042                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
1043                 goto bad;
1044         }
1045
1046         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1047                 goto bad;
1048
1049         /* Success perform special debug activities for allocs */
1050         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1051                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
1052         trace(s, page, object, 1);
1053         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1054         return 1;
1055
1056 bad:
1057         if (PageSlab(page)) {
1058                 /*
1059                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1060                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1061                  * as used avoids touching the remaining objects.
1062                  */
1063                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1064                 page->inuse = page->objects;
1065                 page->freelist = NULL;
1066         }
1067         return 0;
1068 }
1069
1070 static noinline struct kmem_cache_node *free_debug_processing(
1071         struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
1072         unsigned long addr, unsigned long *flags)
1073 {
1074         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1075
1076         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, *flags);
1077         slab_lock(page);
1078
1079         if (!check_slab(s, page))
1080                 goto fail;
1081
1082         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1083                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1084                 goto fail;
1085         }
1086
1087         if (on_freelist(s, page, object)) {
1088                 object_err(s, page, object, "Object already free");
1089                 goto fail;
1090         }
1091
1092         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1093                 goto out;
1094
1095         if (unlikely(s != page->slab)) {
1096                 if (!PageSlab(page)) {
1097                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) "
1098                                 "outside of slab", object);
1099                 } else if (!page->slab) {
1100                         printk(KERN_ERR
1101                                 "SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1102                                                 object);
1103                         dump_stack();
1104                 } else
1105                         object_err(s, page, object,
1106                                         "page slab pointer corrupt.");
1107                 goto fail;
1108         }
1109
1110         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1111                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
1112         trace(s, page, object, 0);
1113         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1114 out:
1115         slab_unlock(page);
1116         /*
1117          * Keep node_lock to preserve integrity
1118          * until the object is actually freed
1119          */
1120         return n;
1121
1122 fail:
1123         slab_unlock(page);
1124         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, *flags);
1125         slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
1126         return NULL;
1127 }
1128
1129 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1130 {
1131         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1132         if (*str++ != '=' || !*str)
1133                 /*
1134                  * No options specified. Switch on full debugging.
1135                  */
1136                 goto out;
1137
1138         if (*str == ',')
1139                 /*
1140                  * No options but restriction on slabs. This means full
1141                  * debugging for slabs matching a pattern.
1142                  */
1143                 goto check_slabs;
1144
1145         if (tolower(*str) == 'o') {
1146                 /*
1147                  * Avoid enabling debugging on caches if its minimum order
1148                  * would increase as a result.
1149                  */
1150                 disable_higher_order_debug = 1;
1151                 goto out;
1152         }
1153
1154         slub_debug = 0;
1155         if (*str == '-')
1156                 /*
1157                  * Switch off all debugging measures.
1158                  */
1159                 goto out;
1160
1161         /*
1162          * Determine which debug features should be switched on
1163          */
1164         for (; *str && *str != ','; str++) {
1165                 switch (tolower(*str)) {
1166                 case 'f':
1167                         slub_debug |= SLAB_DEBUG_FREE;
1168                         break;
1169                 case 'z':
1170                         slub_debug |= SLAB_RED_ZONE;
1171                         break;
1172                 case 'p':
1173                         slub_debug |= SLAB_POISON;
1174                         break;
1175                 case 'u':
1176                         slub_debug |= SLAB_STORE_USER;
1177                         break;
1178                 case 't':
1179                         slub_debug |= SLAB_TRACE;
1180                         break;
1181                 case 'a':
1182                         slub_debug |= SLAB_FAILSLAB;
1183                         break;
1184                 default:
1185                         printk(KERN_ERR "slub_debug option '%c' "
1186                                 "unknown. skipped\n", *str);
1187                 }
1188         }
1189
1190 check_slabs:
1191         if (*str == ',')
1192                 slub_debug_slabs = str + 1;
1193 out:
1194         return 1;
1195 }
1196
1197 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1198
1199 static unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1200         unsigned long flags, const char *name,
1201         void (*ctor)(void *))
1202 {
1203         /*
1204          * Enable debugging if selected on the kernel commandline.
1205          */
1206         if (slub_debug && (!slub_debug_slabs ||
1207                 !strncmp(slub_debug_slabs, name, strlen(slub_debug_slabs))))
1208                 flags |= slub_debug;
1209
1210         return flags;
1211 }
1212 #else
1213 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1214                         struct page *page, void *object) {}
1215
1216 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1217         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1218
1219 static inline struct kmem_cache_node *free_debug_processing(
1220         struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
1221         unsigned long addr, unsigned long *flags) { return NULL; }
1222
1223 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1224                         { return 1; }
1225 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1226                         void *object, u8 val) { return 1; }
1227 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1228                                         struct page *page) {}
1229 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page) {}
1230 static inline unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1231         unsigned long flags, const char *name,
1232         void (*ctor)(void *))
1233 {
1234         return flags;
1235 }
1236 #define slub_debug 0
1237
1238 #define disable_higher_order_debug 0
1239
1240 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1241                                                         { return 0; }
1242 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1243                                                         { return 0; }
1244 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1245                                                         int objects) {}
1246 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1247                                                         int objects) {}
1248
1249 static inline int slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
1250                                                         { return 0; }
1251
1252 static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
1253                 void *object) {}
1254
1255 static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x) {}
1256
1257 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1258
1259 /*
1260  * Slab allocation and freeing
1261  */
1262 static inline struct page *alloc_slab_page(gfp_t flags, int node,
1263                                         struct kmem_cache_order_objects oo)
1264 {
1265         int order = oo_order(oo);
1266
1267         flags |= __GFP_NOTRACK;
1268
1269         if (node == NUMA_NO_NODE)
1270                 return alloc_pages(flags, order);
1271         else
1272                 return alloc_pages_exact_node(node, flags, order);
1273 }
1274
1275 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1276 {
1277         struct page *page;
1278         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1279         gfp_t alloc_gfp;
1280
1281         flags &= gfp_allowed_mask;
1282
1283         if (flags & __GFP_WAIT)
1284                 local_irq_enable();
1285
1286         flags |= s->allocflags;
1287
1288         /*
1289          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1290          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1291          */
1292         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1293
1294         page = alloc_slab_page(alloc_gfp, node, oo);
1295         if (unlikely(!page)) {
1296                 oo = s->min;
1297                 /*
1298                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1299                  * Try a lower order alloc if possible
1300                  */
1301                 page = alloc_slab_page(flags, node, oo);
1302
1303                 if (page)
1304                         stat(s, ORDER_FALLBACK);
1305         }
1306
1307         if (kmemcheck_enabled && page
1308                 && !(s->flags & (SLAB_NOTRACK | DEBUG_DEFAULT_FLAGS))) {
1309                 int pages = 1 << oo_order(oo);
1310
1311                 kmemcheck_alloc_shadow(page, oo_order(oo), flags, node);
1312
1313                 /*
1314                  * Objects from caches that have a constructor don't get
1315                  * cleared when they're allocated, so we need to do it here.
1316                  */
1317                 if (s->ctor)
1318                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, pages);
1319                 else
1320                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, pages);
1321         }
1322
1323         if (flags & __GFP_WAIT)
1324                 local_irq_disable();
1325         if (!page)
1326                 return NULL;
1327
1328         page->objects = oo_objects(oo);
1329         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1330                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1331                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1332                 1 << oo_order(oo));
1333
1334         return page;
1335 }
1336
1337 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1338                                 void *object)
1339 {
1340         setup_object_debug(s, page, object);
1341         if (unlikely(s->ctor))
1342                 s->ctor(object);
1343 }
1344
1345 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1346 {
1347         struct page *page;
1348         void *start;
1349         void *last;
1350         void *p;
1351
1352         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
1353
1354         page = allocate_slab(s,
1355                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1356         if (!page)
1357                 goto out;
1358
1359         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1360         page->slab = s;
1361         __SetPageSlab(page);
1362         if (page->pfmemalloc)
1363                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1364
1365         start = page_address(page);
1366
1367         if (unlikely(s->flags & SLAB_POISON))
1368                 memset(start, POISON_INUSE, PAGE_SIZE << compound_order(page));
1369
1370         last = start;
1371         for_each_object(p, s, start, page->objects) {
1372                 setup_object(s, page, last);
1373                 set_freepointer(s, last, p);
1374                 last = p;
1375         }
1376         setup_object(s, page, last);
1377         set_freepointer(s, last, NULL);
1378
1379         page->freelist = start;
1380         page->inuse = page->objects;
1381         page->frozen = 1;
1382 out:
1383         return page;
1384 }
1385
1386 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1387 {
1388         int order = compound_order(page);
1389         int pages = 1 << order;
1390
1391         if (kmem_cache_debug(s)) {
1392                 void *p;
1393
1394                 slab_pad_check(s, page);
1395                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1396                                                 page->objects)
1397                         check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE);
1398         }
1399
1400         kmemcheck_free_shadow(page, compound_order(page));
1401
1402         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1403                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1404                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1405                 -pages);
1406
1407         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
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  * Remove slab from the partial list, freeze it and
1486  * return the pointer to the freelist.
1487  *
1488  * Returns a list of objects or NULL if it fails.
1489  *
1490  * Must hold list_lock since we modify the partial list.
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         freelist = page->freelist;
1506         counters = page->counters;
1507         new.counters = counters;
1508         if (mode) {
1509                 new.inuse = page->objects;
1510                 new.freelist = NULL;
1511         } else {
1512                 new.freelist = freelist;
1513         }
1514
1515         VM_BUG_ON(new.frozen);
1516         new.frozen = 1;
1517
1518         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1519                         freelist, counters,
1520                         new.freelist, new.counters,
1521                         "acquire_slab"))
1522                 return NULL;
1523
1524         remove_partial(n, page);
1525         WARN_ON(!freelist);
1526         return freelist;
1527 }
1528
1529 static int put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain);
1530 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags);
1531
1532 /*
1533  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1534  */
1535 static void *get_partial_node(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1536                                 struct kmem_cache_cpu *c, gfp_t flags)
1537 {
1538         struct page *page, *page2;
1539         void *object = NULL;
1540
1541         /*
1542          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1543          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1544          * partial slab and there is none available then get_partials()
1545          * will return NULL.
1546          */
1547         if (!n || !n->nr_partial)
1548                 return NULL;
1549
1550         spin_lock(&n->list_lock);
1551         list_for_each_entry_safe(page, page2, &n->partial, lru) {
1552                 void *t;
1553                 int available;
1554
1555                 if (!pfmemalloc_match(page, flags))
1556                         continue;
1557
1558                 t = acquire_slab(s, n, page, object == NULL);
1559                 if (!t)
1560                         break;
1561
1562                 if (!object) {
1563                         c->page = page;
1564                         stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1565                         object = t;
1566                         available =  page->objects - page->inuse;
1567                 } else {
1568                         available = put_cpu_partial(s, page, 0);
1569                         stat(s, CPU_PARTIAL_NODE);
1570                 }
1571                 if (kmem_cache_debug(s) || available > s->cpu_partial / 2)
1572                         break;
1573
1574         }
1575         spin_unlock(&n->list_lock);
1576         return object;
1577 }
1578
1579 /*
1580  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1581  */
1582 static void *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
1583                 struct kmem_cache_cpu *c)
1584 {
1585 #ifdef CONFIG_NUMA
1586         struct zonelist *zonelist;
1587         struct zoneref *z;
1588         struct zone *zone;
1589         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1590         void *object;
1591         unsigned int cpuset_mems_cookie;
1592
1593         /*
1594          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1595          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1596          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1597          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1598          *
1599          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1600          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1601          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1602          * from other nodes and filled up.
1603          *
1604          * If /sys/kernel/slab/xx/defrag_ratio is set to 100 (which makes
1605          * defrag_ratio = 1000) then every (well almost) allocation will
1606          * first attempt to defrag slab caches on other nodes. This means
1607          * scanning over all nodes to look for partial slabs which may be
1608          * expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1609          * with available objects.
1610          */
1611         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1612                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1613                 return NULL;
1614
1615         do {
1616                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
1617                 zonelist = node_zonelist(slab_node(), flags);
1618                 for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1619                         struct kmem_cache_node *n;
1620
1621                         n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1622
1623                         if (n && cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
1624                                         n->nr_partial > s->min_partial) {
1625                                 object = get_partial_node(s, n, c, flags);
1626                                 if (object) {
1627                                         /*
1628                                          * Return the object even if
1629                                          * put_mems_allowed indicated that
1630                                          * the cpuset mems_allowed was
1631                                          * updated in parallel. It's a
1632                                          * harmless race between the alloc
1633                                          * and the cpuset update.
1634                                          */
1635                                         put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie);
1636                                         return object;
1637                                 }
1638                         }
1639                 }
1640         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
1641 #endif
1642         return NULL;
1643 }
1644
1645 /*
1646  * Get a partial page, lock it and return it.
1647  */
1648 static void *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node,
1649                 struct kmem_cache_cpu *c)
1650 {
1651         void *object;
1652         int searchnode = (node == NUMA_NO_NODE) ? numa_node_id() : node;
1653
1654         object = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode), c, flags);
1655         if (object || node != NUMA_NO_NODE)
1656                 return object;
1657
1658         return get_any_partial(s, flags, c);
1659 }
1660
1661 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1662 /*
1663  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguiation
1664  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
1665  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
1666  */
1667 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
1668 #else
1669 /*
1670  * No preemption supported therefore also no need to check for
1671  * different cpus.
1672  */
1673 #define TID_STEP 1
1674 #endif
1675
1676 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
1677 {
1678         return tid + TID_STEP;
1679 }
1680
1681 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
1682 {
1683         return tid % TID_STEP;
1684 }
1685
1686 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
1687 {
1688         return tid / TID_STEP;
1689 }
1690
1691 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
1692 {
1693         return cpu;
1694 }
1695
1696 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
1697                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
1698 {
1699 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
1700         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
1701
1702         printk(KERN_INFO "%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
1703
1704 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1705         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
1706                 printk("due to cpu change %d -> %d\n",
1707                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
1708         else
1709 #endif
1710         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
1711                 printk("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
1712                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
1713         else
1714                 printk("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
1715                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
1716 #endif
1717         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
1718 }
1719
1720 static void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
1721 {
1722         int cpu;
1723
1724         for_each_possible_cpu(cpu)
1725                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->tid = init_tid(cpu);
1726 }
1727
1728 /*
1729  * Remove the cpu slab
1730  */
1731 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *freelist)
1732 {
1733         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FULL, M_FREE };
1734         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1735         int lock = 0;
1736         enum slab_modes l = M_NONE, m = M_NONE;
1737         void *nextfree;
1738         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
1739         struct page new;
1740         struct page old;
1741
1742         if (page->freelist) {
1743                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
1744                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
1745         }
1746
1747         /*
1748          * Stage one: Free all available per cpu objects back
1749          * to the page freelist while it is still frozen. Leave the
1750          * last one.
1751          *
1752          * There is no need to take the list->lock because the page
1753          * is still frozen.
1754          */
1755         while (freelist && (nextfree = get_freepointer(s, freelist))) {
1756                 void *prior;
1757                 unsigned long counters;
1758
1759                 do {
1760                         prior = page->freelist;
1761                         counters = page->counters;
1762                         set_freepointer(s, freelist, prior);
1763                         new.counters = counters;
1764                         new.inuse--;
1765                         VM_BUG_ON(!new.frozen);
1766
1767                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1768                         prior, counters,
1769                         freelist, new.counters,
1770                         "drain percpu freelist"));
1771
1772                 freelist = nextfree;
1773         }
1774
1775         /*
1776          * Stage two: Ensure that the page is unfrozen while the
1777          * list presence reflects the actual number of objects
1778          * during unfreeze.
1779          *
1780          * We setup the list membership and then perform a cmpxchg
1781          * with the count. If there is a mismatch then the page
1782          * is not unfrozen but the page is on the wrong list.
1783          *
1784          * Then we restart the process which may have to remove
1785          * the page from the list that we just put it on again
1786          * because the number of objects in the slab may have
1787          * changed.
1788          */
1789 redo:
1790
1791         old.freelist = page->freelist;
1792         old.counters = page->counters;
1793         VM_BUG_ON(!old.frozen);
1794
1795         /* Determine target state of the slab */
1796         new.counters = old.counters;
1797         if (freelist) {
1798                 new.inuse--;
1799                 set_freepointer(s, freelist, old.freelist);
1800                 new.freelist = freelist;
1801         } else
1802                 new.freelist = old.freelist;
1803
1804         new.frozen = 0;
1805
1806         if (!new.inuse && n->nr_partial > s->min_partial)
1807                 m = M_FREE;
1808         else if (new.freelist) {
1809                 m = M_PARTIAL;
1810                 if (!lock) {
1811                         lock = 1;
1812                         /*
1813                          * Taking the spinlock removes the possiblity
1814                          * that acquire_slab() will see a slab page that
1815                          * is frozen
1816                          */
1817                         spin_lock(&n->list_lock);
1818                 }
1819         } else {
1820                 m = M_FULL;
1821                 if (kmem_cache_debug(s) && !lock) {
1822                         lock = 1;
1823                         /*
1824                          * This also ensures that the scanning of full
1825                          * slabs from diagnostic functions will not see
1826                          * any frozen slabs.
1827                          */
1828                         spin_lock(&n->list_lock);
1829                 }
1830         }
1831
1832         if (l != m) {
1833
1834                 if (l == M_PARTIAL)
1835
1836                         remove_partial(n, page);
1837
1838                 else if (l == M_FULL)
1839
1840                         remove_full(s, page);
1841
1842                 if (m == M_PARTIAL) {
1843
1844                         add_partial(n, page, tail);
1845                         stat(s, tail);
1846
1847                 } else if (m == M_FULL) {
1848
1849                         stat(s, DEACTIVATE_FULL);
1850                         add_full(s, n, page);
1851
1852                 }
1853         }
1854
1855         l = m;
1856         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1857                                 old.freelist, old.counters,
1858                                 new.freelist, new.counters,
1859                                 "unfreezing slab"))
1860                 goto redo;
1861
1862         if (lock)
1863                 spin_unlock(&n->list_lock);
1864
1865         if (m == M_FREE) {
1866                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
1867                 discard_slab(s, page);
1868                 stat(s, FREE_SLAB);
1869         }
1870 }
1871
1872 /*
1873  * Unfreeze all the cpu partial slabs.
1874  *
1875  * This function must be called with interrupt disabled.
1876  */
1877 static void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s)
1878 {
1879         struct kmem_cache_node *n = NULL, *n2 = NULL;
1880         struct kmem_cache_cpu *c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
1881         struct page *page, *discard_page = NULL;
1882
1883         while ((page = c->partial)) {
1884                 struct page new;
1885                 struct page old;
1886
1887                 c->partial = page->next;
1888
1889                 n2 = get_node(s, page_to_nid(page));
1890                 if (n != n2) {
1891                         if (n)
1892                                 spin_unlock(&n->list_lock);
1893
1894                         n = n2;
1895                         spin_lock(&n->list_lock);
1896                 }
1897
1898                 do {
1899
1900                         old.freelist = page->freelist;
1901                         old.counters = page->counters;
1902                         VM_BUG_ON(!old.frozen);
1903
1904                         new.counters = old.counters;
1905                         new.freelist = old.freelist;
1906
1907                         new.frozen = 0;
1908
1909                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1910                                 old.freelist, old.counters,
1911                                 new.freelist, new.counters,
1912                                 "unfreezing slab"));
1913
1914                 if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial > s->min_partial)) {
1915                         page->next = discard_page;
1916                         discard_page = page;
1917                 } else {
1918                         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
1919                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
1920                 }
1921         }
1922
1923         if (n)
1924                 spin_unlock(&n->list_lock);
1925
1926         while (discard_page) {
1927                 page = discard_page;
1928                 discard_page = discard_page->next;
1929
1930                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
1931                 discard_slab(s, page);
1932                 stat(s, FREE_SLAB);
1933         }
1934 }
1935
1936 /*
1937  * Put a page that was just frozen (in __slab_free) into a partial page
1938  * slot if available. This is done without interrupts disabled and without
1939  * preemption disabled. The cmpxchg is racy and may put the partial page
1940  * onto a random cpus partial slot.
1941  *
1942  * If we did not find a slot then simply move all the partials to the
1943  * per node partial list.
1944  */
1945 static int put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain)
1946 {
1947         struct page *oldpage;
1948         int pages;
1949         int pobjects;
1950
1951         do {
1952                 pages = 0;
1953                 pobjects = 0;
1954                 oldpage = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
1955
1956                 if (oldpage) {
1957                         pobjects = oldpage->pobjects;
1958                         pages = oldpage->pages;
1959                         if (drain && pobjects > s->cpu_partial) {
1960                                 unsigned long flags;
1961                                 /*
1962                                  * partial array is full. Move the existing
1963                                  * set to the per node partial list.
1964                                  */
1965                                 local_irq_save(flags);
1966                                 unfreeze_partials(s);
1967                                 local_irq_restore(flags);
1968                                 oldpage = NULL;
1969                                 pobjects = 0;
1970                                 pages = 0;
1971                                 stat(s, CPU_PARTIAL_DRAIN);
1972                         }
1973                 }
1974
1975                 pages++;
1976                 pobjects += page->objects - page->inuse;
1977
1978                 page->pages = pages;
1979                 page->pobjects = pobjects;
1980                 page->next = oldpage;
1981
1982         } while (this_cpu_cmpxchg(s->cpu_slab->partial, oldpage, page) != oldpage);
1983         return pobjects;
1984 }
1985
1986 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1987 {
1988         stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
1989         deactivate_slab(s, c->page, c->freelist);
1990
1991         c->tid = next_tid(c->tid);
1992         c->page = NULL;
1993         c->freelist = NULL;
1994 }
1995
1996 /*
1997  * Flush cpu slab.
1998  *
1999  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
2000  */
2001 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
2002 {
2003         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2004
2005         if (likely(c)) {
2006                 if (c->page)
2007                         flush_slab(s, c);
2008
2009                 unfreeze_partials(s);
2010         }
2011 }
2012
2013 static void flush_cpu_slab(void *d)
2014 {
2015         struct kmem_cache *s = d;
2016
2017         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
2018 }
2019
2020 static bool has_cpu_slab(int cpu, void *info)
2021 {
2022         struct kmem_cache *s = info;
2023         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2024
2025         return c->page || c->partial;
2026 }
2027
2028 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
2029 {
2030         on_each_cpu_cond(has_cpu_slab, flush_cpu_slab, s, 1, GFP_ATOMIC);
2031 }
2032
2033 /*
2034  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
2035  * locality expectations.
2036  */
2037 static inline int node_match(struct page *page, int node)
2038 {
2039 #ifdef CONFIG_NUMA
2040         if (node != NUMA_NO_NODE && page_to_nid(page) != node)
2041                 return 0;
2042 #endif
2043         return 1;
2044 }
2045
2046 static int count_free(struct page *page)
2047 {
2048         return page->objects - page->inuse;
2049 }
2050
2051 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
2052                                         int (*get_count)(struct page *))
2053 {
2054         unsigned long flags;
2055         unsigned long x = 0;
2056         struct page *page;
2057
2058         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2059         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
2060                 x += get_count(page);
2061         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2062         return x;
2063 }
2064
2065 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
2066 {
2067 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2068         return atomic_long_read(&n->total_objects);
2069 #else
2070         return 0;
2071 #endif
2072 }
2073
2074 static noinline void
2075 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
2076 {
2077         int node;
2078
2079         printk(KERN_WARNING
2080                 "SLUB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
2081                 nid, gfpflags);
2082         printk(KERN_WARNING "  cache: %s, object size: %d, buffer size: %d, "
2083                 "default order: %d, min order: %d\n", s->name, s->object_size,
2084                 s->size, oo_order(s->oo), oo_order(s->min));
2085
2086         if (oo_order(s->min) > get_order(s->object_size))
2087                 printk(KERN_WARNING "  %s debugging increased min order, use "
2088                        "slub_debug=O to disable.\n", s->name);
2089
2090         for_each_online_node(node) {
2091                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
2092                 unsigned long nr_slabs;
2093                 unsigned long nr_objs;
2094                 unsigned long nr_free;
2095
2096                 if (!n)
2097                         continue;
2098
2099                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
2100                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
2101                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
2102
2103                 printk(KERN_WARNING
2104                         "  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
2105                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
2106         }
2107 }
2108
2109 static inline void *new_slab_objects(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
2110                         int node, struct kmem_cache_cpu **pc)
2111 {
2112         void *freelist;
2113         struct kmem_cache_cpu *c = *pc;
2114         struct page *page;
2115
2116         freelist = get_partial(s, flags, node, c);
2117
2118         if (freelist)
2119                 return freelist;
2120
2121         page = new_slab(s, flags, node);
2122         if (page) {
2123                 c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2124                 if (c->page)
2125                         flush_slab(s, c);
2126
2127                 /*
2128                  * No other reference to the page yet so we can
2129                  * muck around with it freely without cmpxchg
2130                  */
2131                 freelist = page->freelist;
2132                 page->freelist = NULL;
2133
2134                 stat(s, ALLOC_SLAB);
2135                 c->page = page;
2136                 *pc = c;
2137         } else
2138                 freelist = NULL;
2139
2140         return freelist;
2141 }
2142
2143 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags)
2144 {
2145         if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page)))
2146                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
2147
2148         return true;
2149 }
2150
2151 /*
2152  * Check the page->freelist of a page and either transfer the freelist to the per cpu freelist
2153  * or deactivate the page.
2154  *
2155  * The page is still frozen if the return value is not NULL.
2156  *
2157  * If this function returns NULL then the page has been unfrozen.
2158  *
2159  * This function must be called with interrupt disabled.
2160  */
2161 static inline void *get_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2162 {
2163         struct page new;
2164         unsigned long counters;
2165         void *freelist;
2166
2167         do {
2168                 freelist = page->freelist;
2169                 counters = page->counters;
2170
2171                 new.counters = counters;
2172                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
2173
2174                 new.inuse = page->objects;
2175                 new.frozen = freelist != NULL;
2176
2177         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2178                 freelist, counters,
2179                 NULL, new.counters,
2180                 "get_freelist"));
2181
2182         return freelist;
2183 }
2184
2185 /*
2186  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
2187  * debugging duties.
2188  *
2189  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
2190  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
2191  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
2192  *
2193  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
2194  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
2195  * rest of the freelist to the lockless freelist.
2196  *
2197  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
2198  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
2199  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
2200  */
2201 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2202                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2203 {
2204         void *freelist;
2205         struct page *page;
2206         unsigned long flags;
2207
2208         local_irq_save(flags);
2209 #ifdef CONFIG_PREEMPT
2210         /*
2211          * We may have been preempted and rescheduled on a different
2212          * cpu before disabling interrupts. Need to reload cpu area
2213          * pointer.
2214          */
2215         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2216 #endif
2217
2218         page = c->page;
2219         if (!page)
2220                 goto new_slab;
2221 redo:
2222
2223         if (unlikely(!node_match(page, node))) {
2224                 stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
2225                 deactivate_slab(s, page, c->freelist);
2226                 c->page = NULL;
2227                 c->freelist = NULL;
2228                 goto new_slab;
2229         }
2230
2231         /*
2232          * By rights, we should be searching for a slab page that was
2233          * PFMEMALLOC but right now, we are losing the pfmemalloc
2234          * information when the page leaves the per-cpu allocator
2235          */
2236         if (unlikely(!pfmemalloc_match(page, gfpflags))) {
2237                 deactivate_slab(s, page, c->freelist);
2238                 c->page = NULL;
2239                 c->freelist = NULL;
2240                 goto new_slab;
2241         }
2242
2243         /* must check again c->freelist in case of cpu migration or IRQ */
2244         freelist = c->freelist;
2245         if (freelist)
2246                 goto load_freelist;
2247
2248         stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
2249
2250         freelist = get_freelist(s, page);
2251
2252         if (!freelist) {
2253                 c->page = NULL;
2254                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
2255                 goto new_slab;
2256         }
2257
2258         stat(s, ALLOC_REFILL);
2259
2260 load_freelist:
2261         /*
2262          * freelist is pointing to the list of objects to be used.
2263          * page is pointing to the page from which the objects are obtained.
2264          * That page must be frozen for per cpu allocations to work.
2265          */
2266         VM_BUG_ON(!c->page->frozen);
2267         c->freelist = get_freepointer(s, freelist);
2268         c->tid = next_tid(c->tid);
2269         local_irq_restore(flags);
2270         return freelist;
2271
2272 new_slab:
2273
2274         if (c->partial) {
2275                 page = c->page = c->partial;
2276                 c->partial = page->next;
2277                 stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
2278                 c->freelist = NULL;
2279                 goto redo;
2280         }
2281
2282         freelist = new_slab_objects(s, gfpflags, node, &c);
2283
2284         if (unlikely(!freelist)) {
2285                 if (!(gfpflags & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
2286                         slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
2287
2288                 local_irq_restore(flags);
2289                 return NULL;
2290         }
2291
2292         page = c->page;
2293         if (likely(!kmem_cache_debug(s) && pfmemalloc_match(page, gfpflags)))
2294                 goto load_freelist;
2295
2296         /* Only entered in the debug case */
2297         if (kmem_cache_debug(s) && !alloc_debug_processing(s, page, freelist, addr))
2298                 goto new_slab;  /* Slab failed checks. Next slab needed */
2299
2300         deactivate_slab(s, page, get_freepointer(s, freelist));
2301         c->page = NULL;
2302         c->freelist = NULL;
2303         local_irq_restore(flags);
2304         return freelist;
2305 }
2306
2307 /*
2308  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
2309  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
2310  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
2311  *
2312  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
2313  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
2314  *
2315  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
2316  */
2317 static __always_inline void *slab_alloc_node(struct kmem_cache *s,
2318                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
2319 {
2320         void **object;
2321         struct kmem_cache_cpu *c;
2322         struct page *page;
2323         unsigned long tid;
2324
2325         if (slab_pre_alloc_hook(s, gfpflags))
2326                 return NULL;
2327
2328 redo:
2329
2330         /*
2331          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
2332          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
2333          * reading from one cpu area. That does not matter as long
2334          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
2335          */
2336         c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2337
2338         /*
2339          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
2340          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
2341          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
2342          * linked list in between.
2343          */
2344         tid = c->tid;
2345         barrier();
2346
2347         object = c->freelist;
2348         page = c->page;
2349         if (unlikely(!object || !node_match(page, node)))
2350                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
2351
2352         else {
2353                 void *next_object = get_freepointer_safe(s, object);
2354
2355                 /*
2356                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
2357                  * operation and if we are on the right processor.
2358                  *
2359                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock semantics!)
2360                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
2361                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
2362                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
2363                  *
2364                  * Since this is without lock semantics the protection is only against
2365                  * code executing on this cpu *not* from access by other cpus.
2366                  */
2367                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
2368                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2369                                 object, tid,
2370                                 next_object, next_tid(tid)))) {
2371
2372                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
2373                         goto redo;
2374                 }
2375                 prefetch_freepointer(s, next_object);
2376                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
2377         }
2378
2379         if (unlikely(gfpflags & __GFP_ZERO) && object)
2380                 memset(object, 0, s->object_size);
2381
2382         slab_post_alloc_hook(s, gfpflags, object);
2383
2384         return object;
2385 }
2386
2387 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
2388                 gfp_t gfpflags, unsigned long addr)
2389 {
2390         return slab_alloc_node(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, addr);
2391 }
2392
2393 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2394 {
2395         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_);
2396
2397         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->object_size, s->size, gfpflags);
2398
2399         return ret;
2400 }
2401 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
2402
2403 #ifdef CONFIG_TRACING
2404 void *kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, size_t size)
2405 {
2406         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_);
2407         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, gfpflags);
2408         return ret;
2409 }
2410 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
2411
2412 void *kmalloc_order_trace(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
2413 {
2414         void *ret = kmalloc_order(size, flags, order);
2415         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, PAGE_SIZE << order, flags);
2416         return ret;
2417 }
2418 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order_trace);
2419 #endif
2420
2421 #ifdef CONFIG_NUMA
2422 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
2423 {
2424         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2425
2426         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
2427                                     s->object_size, s->size, gfpflags, node);
2428
2429         return ret;
2430 }
2431 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
2432
2433 #ifdef CONFIG_TRACING
2434 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *s,
2435                                     gfp_t gfpflags,
2436                                     int node, size_t size)
2437 {
2438         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2439
2440         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2441                            size, s->size, gfpflags, node);
2442         return ret;
2443 }
2444 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
2445 #endif
2446 #endif
2447
2448 /*
2449  * Slow patch handling. This may still be called frequently since objects
2450  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
2451  *
2452  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
2453  * lock and free the item. If there is no additional partial page
2454  * handling required then we can return immediately.
2455  */
2456 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2457                         void *x, unsigned long addr)
2458 {
2459         void *prior;
2460         void **object = (void *)x;
2461         int was_frozen;
2462         int inuse;
2463         struct page new;
2464         unsigned long counters;
2465         struct kmem_cache_node *n = NULL;
2466         unsigned long uninitialized_var(flags);
2467
2468         stat(s, FREE_SLOWPATH);
2469
2470         if (kmem_cache_debug(s) &&
2471                 !(n = free_debug_processing(s, page, x, addr, &flags)))
2472                 return;
2473
2474         do {
2475                 prior = page->freelist;
2476                 counters = page->counters;
2477                 set_freepointer(s, object, prior);
2478                 new.counters = counters;
2479                 was_frozen = new.frozen;
2480                 new.inuse--;
2481                 if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen && !n) {
2482
2483                         if (!kmem_cache_debug(s) && !prior)
2484
2485                                 /*
2486                                  * Slab was on no list before and will be partially empty
2487                                  * We can defer the list move and instead freeze it.
2488                                  */
2489                                 new.frozen = 1;
2490
2491                         else { /* Needs to be taken off a list */
2492
2493                                 n = get_node(s, page_to_nid(page));
2494                                 /*
2495                                  * Speculatively acquire the list_lock.
2496                                  * If the cmpxchg does not succeed then we may
2497                                  * drop the list_lock without any processing.
2498                                  *
2499                                  * Otherwise the list_lock will synchronize with
2500                                  * other processors updating the list of slabs.
2501                                  */
2502                                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2503
2504                         }
2505                 }
2506                 inuse = new.inuse;
2507
2508         } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
2509                 prior, counters,
2510                 object, new.counters,
2511                 "__slab_free"));
2512
2513         if (likely(!n)) {
2514
2515                 /*
2516                  * If we just froze the page then put it onto the
2517                  * per cpu partial list.
2518                  */
2519                 if (new.frozen && !was_frozen) {
2520                         put_cpu_partial(s, page, 1);
2521                         stat(s, CPU_PARTIAL_FREE);
2522                 }
2523                 /*
2524                  * The list lock was not taken therefore no list
2525                  * activity can be necessary.
2526                  */
2527                 if (was_frozen)
2528                         stat(s, FREE_FROZEN);
2529                 return;
2530         }
2531
2532         /*
2533          * was_frozen may have been set after we acquired the list_lock in
2534          * an earlier loop. So we need to check it here again.
2535          */
2536         if (was_frozen)
2537                 stat(s, FREE_FROZEN);
2538         else {
2539                 if (unlikely(!inuse && n->nr_partial > s->min_partial))
2540                         goto slab_empty;
2541
2542                 /*
2543                  * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
2544                  * then add it.
2545                  */
2546                 if (unlikely(!prior)) {
2547                         remove_full(s, page);
2548                         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2549                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2550                 }
2551         }
2552         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2553         return;
2554
2555 slab_empty:
2556         if (prior) {
2557                 /*
2558                  * Slab on the partial list.
2559                  */
2560                 remove_partial(n, page);
2561                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
2562         } else
2563                 /* Slab must be on the full list */
2564                 remove_full(s, page);
2565
2566         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2567         stat(s, FREE_SLAB);
2568         discard_slab(s, page);
2569 }
2570
2571 /*
2572  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
2573  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
2574  *
2575  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
2576  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
2577  * the item before.
2578  *
2579  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
2580  * with all sorts of special processing.
2581  */
2582 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s,
2583                         struct page *page, void *x, unsigned long addr)
2584 {
2585         void **object = (void *)x;
2586         struct kmem_cache_cpu *c;
2587         unsigned long tid;
2588
2589         slab_free_hook(s, x);
2590
2591 redo:
2592         /*
2593          * Determine the currently cpus per cpu slab.
2594          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
2595          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
2596          * during the cmpxchg then the free will succedd.
2597          */
2598         c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2599
2600         tid = c->tid;
2601         barrier();
2602
2603         if (likely(page == c->page)) {
2604                 set_freepointer(s, object, c->freelist);
2605
2606                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
2607                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2608                                 c->freelist, tid,
2609                                 object, next_tid(tid)))) {
2610
2611                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
2612                         goto redo;
2613                 }
2614                 stat(s, FREE_FASTPATH);
2615         } else
2616                 __slab_free(s, page, x, addr);
2617
2618 }
2619
2620 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
2621 {
2622         struct page *page;
2623
2624         page = virt_to_head_page(x);
2625
2626         if (kmem_cache_debug(s) && page->slab != s) {
2627                 pr_err("kmem_cache_free: Wrong slab cache. %s but object"
2628                         " is from  %s\n", page->slab->name, s->name);
2629                 WARN_ON_ONCE(1);
2630                 return;
2631         }
2632
2633         slab_free(s, page, x, _RET_IP_);
2634
2635         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
2636 }
2637 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
2638
2639 /*
2640  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
2641  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
2642  * get the required alignment by putting one properly sized object after
2643  * another.
2644  *
2645  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
2646  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
2647  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
2648  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
2649  * locking overhead.
2650  */
2651
2652 /*
2653  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
2654  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
2655  * and increases the number of allocations possible without having to
2656  * take the list_lock.
2657  */
2658 static int slub_min_order;
2659 static int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
2660 static int slub_min_objects;
2661
2662 /*
2663  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
2664  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
2665  */
2666 static int slub_nomerge;
2667
2668 /*
2669  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
2670  *
2671  * The order of allocation has significant impact on performance and other
2672  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
2673  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
2674  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
2675  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
2676  * would be wasted.
2677  *
2678  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
2679  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
2680  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
2681  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
2682  *
2683  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
2684  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
2685  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
2686  * of space in favor of a small page order.
2687  *
2688  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
2689  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
2690  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
2691  * the smallest order which will fit the object.
2692  */
2693 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
2694                                 int max_order, int fract_leftover, int reserved)
2695 {
2696         int order;
2697         int rem;
2698         int min_order = slub_min_order;
2699
2700         if (order_objects(min_order, size, reserved) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
2701                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
2702
2703         for (order = max(min_order,
2704                                 fls(min_objects * size - 1) - PAGE_SHIFT);
2705                         order <= max_order; order++) {
2706
2707                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
2708
2709                 if (slab_size < min_objects * size + reserved)
2710                         continue;
2711
2712                 rem = (slab_size - reserved) % size;
2713
2714                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
2715                         break;
2716
2717         }
2718
2719         return order;
2720 }
2721
2722 static inline int calculate_order(int size, int reserved)
2723 {
2724         int order;
2725         int min_objects;
2726         int fraction;
2727         int max_objects;
2728
2729         /*
2730          * Attempt to find best configuration for a slab. This
2731          * works by first attempting to generate a layout with
2732          * the best configuration and backing off gradually.
2733          *
2734          * First we reduce the acceptable waste in a slab. Then
2735          * we reduce the minimum objects required in a slab.
2736          */
2737         min_objects = slub_min_objects;
2738         if (!min_objects)
2739                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
2740         max_objects = order_objects(slub_max_order, size, reserved);
2741         min_objects = min(min_objects, max_objects);
2742
2743         while (min_objects > 1) {
2744                 fraction = 16;
2745                 while (fraction >= 4) {
2746                         order = slab_order(size, min_objects,
2747                                         slub_max_order, fraction, reserved);
2748                         if (order <= slub_max_order)
2749                                 return order;
2750                         fraction /= 2;
2751                 }
2752                 min_objects--;
2753         }
2754
2755         /*
2756          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
2757          * lets see if we can place a single object there.
2758          */
2759         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1, reserved);
2760         if (order <= slub_max_order)
2761                 return order;
2762
2763         /*
2764          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
2765          */
2766         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1, reserved);
2767         if (order < MAX_ORDER)
2768                 return order;
2769         return -ENOSYS;
2770 }
2771
2772 /*
2773  * Figure out what the alignment of the objects will be.
2774  */
2775 static unsigned long calculate_alignment(unsigned long flags,
2776                 unsigned long align, unsigned long size)
2777 {
2778         /*
2779          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
2780          * suggestion if the object is sufficiently large.
2781          *
2782          * The hardware cache alignment cannot override the specified
2783          * alignment though. If that is greater then use it.
2784          */
2785         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2786                 unsigned long ralign = cache_line_size();
2787                 while (size <= ralign / 2)
2788                         ralign /= 2;
2789                 align = max(align, ralign);
2790         }
2791
2792         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
2793                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2794
2795         return ALIGN(align, sizeof(void *));
2796 }
2797
2798 static void
2799 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n)
2800 {
2801         n->nr_partial = 0;
2802         spin_lock_init(&n->list_lock);
2803         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
2804 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2805         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
2806         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
2807         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
2808 #endif
2809 }
2810
2811 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2812 {
2813         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
2814                         SLUB_PAGE_SHIFT * sizeof(struct kmem_cache_cpu));
2815
2816         /*
2817          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
2818          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
2819          */
2820         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
2821                                      2 * sizeof(void *));
2822
2823         if (!s->cpu_slab)
2824                 return 0;
2825
2826         init_kmem_cache_cpus(s);
2827
2828         return 1;
2829 }
2830
2831 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
2832
2833 /*
2834  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
2835  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
2836  * possible.
2837  *
2838  * Note that this function only works on the kmalloc_node_cache
2839  * when allocating for the kmalloc_node_cache. This is used for bootstrapping
2840  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
2841  */
2842 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
2843 {
2844         struct page *page;
2845         struct kmem_cache_node *n;
2846
2847         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
2848
2849         page = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
2850
2851         BUG_ON(!page);
2852         if (page_to_nid(page) != node) {
2853                 printk(KERN_ERR "SLUB: Unable to allocate memory from "
2854                                 "node %d\n", node);
2855                 printk(KERN_ERR "SLUB: Allocating a useless per node structure "
2856                                 "in order to be able to continue\n");
2857         }
2858
2859         n = page->freelist;
2860         BUG_ON(!n);
2861         page->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
2862         page->inuse = 1;
2863         page->frozen = 0;
2864         kmem_cache_node->node[node] = n;
2865 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2866         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
2867         init_tracking(kmem_cache_node, n);
2868 #endif
2869         init_kmem_cache_node(n);
2870         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, page->objects);
2871
2872         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_HEAD);
2873 }
2874
2875 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2876 {
2877         int node;
2878
2879         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2880                 struct kmem_cache_node *n = s->node[node];
2881
2882                 if (n)
2883                         kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
2884
2885                 s->node[node] = NULL;
2886         }
2887 }
2888
2889 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2890 {
2891         int node;
2892
2893         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2894                 struct kmem_cache_node *n;
2895
2896                 if (slab_state == DOWN) {
2897                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
2898                         continue;
2899                 }
2900                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
2901                                                 GFP_KERNEL, node);
2902
2903                 if (!n) {
2904                         free_kmem_cache_nodes(s);
2905                         return 0;
2906                 }
2907
2908                 s->node[node] = n;
2909                 init_kmem_cache_node(n);
2910         }
2911         return 1;
2912 }
2913
2914 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
2915 {
2916         if (min < MIN_PARTIAL)
2917                 min = MIN_PARTIAL;
2918         else if (min > MAX_PARTIAL)
2919                 min = MAX_PARTIAL;
2920         s->min_partial = min;
2921 }
2922
2923 /*
2924  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
2925  * a slab object.
2926  */
2927 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
2928 {
2929         unsigned long flags = s->flags;
2930         unsigned long size = s->object_size;
2931         unsigned long align = s->align;
2932         int order;
2933
2934         /*
2935          * Round up object size to the next word boundary. We can only
2936          * place the free pointer at word boundaries and this determines
2937          * the possible location of the free pointer.
2938          */
2939         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
2940
2941 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2942         /*
2943          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
2944          * the slab may touch the object after free or before allocation
2945          * then we should never poison the object itself.
2946          */
2947         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) &&
2948                         !s->ctor)
2949                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
2950         else
2951                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
2952
2953
2954         /*
2955          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
2956          * end of the object and the free pointer. If not then add an
2957          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
2958          */
2959         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->object_size)
2960                 size += sizeof(void *);
2961 #endif
2962
2963         /*
2964          * With that we have determined the number of bytes in actual use
2965          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
2966          */
2967         s->inuse = size;
2968
2969         if (((flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
2970                 s->ctor)) {
2971                 /*
2972                  * Relocate free pointer after the object if it is not
2973                  * permitted to overwrite the first word of the object on
2974                  * kmem_cache_free.
2975                  *
2976                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
2977                  * destructor or are poisoning the objects.
2978                  */
2979                 s->offset = size;
2980                 size += sizeof(void *);
2981         }
2982
2983 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2984         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2985                 /*
2986                  * Need to store information about allocs and frees after
2987                  * the object.
2988                  */
2989                 size += 2 * sizeof(struct track);
2990
2991         if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2992                 /*
2993                  * Add some empty padding so that we can catch
2994                  * overwrites from earlier objects rather than let
2995                  * tracking information or the free pointer be
2996                  * corrupted if a user writes before the start
2997                  * of the object.
2998                  */
2999                 size += sizeof(void *);
3000 #endif
3001
3002         /*
3003          * Determine the alignment based on various parameters that the
3004          * user specified and the dynamic determination of cache line size
3005          * on bootup.
3006          */
3007         align = calculate_alignment(flags, align, s->object_size);
3008         s->align = align;
3009
3010         /*
3011          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
3012          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
3013          * each object to conform to the alignment.
3014          */
3015         size = ALIGN(size, align);
3016         s->size = size;
3017         if (forced_order >= 0)
3018                 order = forced_order;
3019         else
3020                 order = calculate_order(size, s->reserved);
3021
3022         if (order < 0)
3023                 return 0;
3024
3025         s->allocflags = 0;
3026         if (order)
3027                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
3028
3029         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
3030                 s->allocflags |= SLUB_DMA;
3031
3032         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
3033                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
3034
3035         /*
3036          * Determine the number of objects per slab
3037          */
3038         s->oo = oo_make(order, size, s->reserved);
3039         s->min = oo_make(get_order(size), size, s->reserved);
3040         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
3041                 s->max = s->oo;
3042
3043         return !!oo_objects(s->oo);
3044
3045 }
3046
3047 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, unsigned long flags)
3048 {
3049         s->flags = kmem_cache_flags(s->size, flags, s->name, s->ctor);
3050         s->reserved = 0;
3051
3052         if (need_reserve_slab_rcu && (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
3053                 s->reserved = sizeof(struct rcu_head);
3054
3055         if (!calculate_sizes(s, -1))
3056                 goto error;
3057         if (disable_higher_order_debug) {
3058                 /*
3059                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
3060                  * order increased.
3061                  */
3062                 if (get_order(s->size) > get_order(s->object_size)) {
3063                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
3064                         s->offset = 0;
3065                         if (!calculate_sizes(s, -1))
3066                                 goto error;
3067                 }
3068         }
3069
3070 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
3071     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
3072         if (system_has_cmpxchg_double() && (s->flags & SLAB_DEBUG_FLAGS) == 0)
3073                 /* Enable fast mode */
3074                 s->flags |= __CMPXCHG_DOUBLE;
3075 #endif
3076
3077         /*
3078          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
3079          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
3080          */
3081         set_min_partial(s, ilog2(s->size) / 2);
3082
3083         /*
3084          * cpu_partial determined the maximum number of objects kept in the
3085          * per cpu partial lists of a processor.
3086          *
3087          * Per cpu partial lists mainly contain slabs that just have one
3088          * object freed. If they are used for allocation then they can be
3089          * filled up again with minimal effort. The slab will never hit the
3090          * per node partial lists and therefore no locking will be required.
3091          *
3092          * This setting also determines
3093          *
3094          * A) The number of objects from per cpu partial slabs dumped to the
3095          *    per node list when we reach the limit.
3096          * B) The number of objects in cpu partial slabs to extract from the
3097          *    per node list when we run out of per cpu objects. We only fetch 50%
3098          *    to keep some capacity around for frees.
3099          */
3100         if (kmem_cache_debug(s))
3101                 s->cpu_partial = 0;
3102         else if (s->size >= PAGE_SIZE)
3103                 s->cpu_partial = 2;
3104         else if (s->size >= 1024)
3105                 s->cpu_partial = 6;
3106         else if (s->size >= 256)
3107                 s->cpu_partial = 13;
3108         else
3109                 s->cpu_partial = 30;
3110
3111 #ifdef CONFIG_NUMA
3112         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
3113 #endif
3114         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
3115                 goto error;
3116
3117         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
3118                 return 0;
3119
3120         free_kmem_cache_nodes(s);
3121 error:
3122         if (flags & SLAB_PANIC)
3123                 panic("Cannot create slab %s size=%lu realsize=%u "
3124                         "order=%u offset=%u flags=%lx\n",
3125                         s->name, (unsigned long)s->size, s->size, oo_order(s->oo),
3126                         s->offset, flags);
3127         return -EINVAL;
3128 }
3129
3130 /*
3131  * Determine the size of a slab object
3132  */
3133 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
3134 {
3135         return s->object_size;
3136 }
3137 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
3138
3139 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3140                                                         const char *text)
3141 {
3142 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3143         void *addr = page_address(page);
3144         void *p;
3145         unsigned long *map = kzalloc(BITS_TO_LONGS(page->objects) *
3146                                      sizeof(long), GFP_ATOMIC);
3147         if (!map)
3148                 return;
3149         slab_err(s, page, text, s->name);
3150         slab_lock(page);
3151
3152         get_map(s, page, map);
3153         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
3154
3155                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map)) {
3156                         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu\n",
3157                                                         p, p - addr);
3158                         print_tracking(s, p);
3159                 }
3160         }
3161         slab_unlock(page);
3162         kfree(map);
3163 #endif
3164 }
3165
3166 /*
3167  * Attempt to free all partial slabs on a node.
3168  * This is called from kmem_cache_close(). We must be the last thread
3169  * using the cache and therefore we do not need to lock anymore.
3170  */
3171 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
3172 {
3173         struct page *page, *h;
3174
3175         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, lru) {
3176                 if (!page->inuse) {
3177                         remove_partial(n, page);
3178                         discard_slab(s, page);
3179                 } else {
3180                         list_slab_objects(s, page,
3181                         "Objects remaining in %s on kmem_cache_close()");
3182                 }
3183         }
3184 }
3185
3186 /*
3187  * Release all resources used by a slab cache.
3188  */
3189 static inline int kmem_cache_close(struct kmem_cache *s)
3190 {
3191         int node;
3192
3193         flush_all(s);
3194         /* Attempt to free all objects */
3195         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3196                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3197
3198                 free_partial(s, n);
3199                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
3200                         return 1;
3201         }
3202         free_percpu(s->cpu_slab);
3203         free_kmem_cache_nodes(s);
3204         return 0;
3205 }
3206
3207 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *s)
3208 {
3209         int rc = kmem_cache_close(s);
3210
3211         if (!rc)
3212                 sysfs_slab_remove(s);
3213
3214         return rc;
3215 }
3216
3217 /********************************************************************
3218  *              Kmalloc subsystem
3219  *******************************************************************/
3220
3221 struct kmem_cache *kmalloc_caches[SLUB_PAGE_SHIFT];
3222 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
3223
3224 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
3225 static struct kmem_cache *kmalloc_dma_caches[SLUB_PAGE_SHIFT];
3226 #endif
3227
3228 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
3229 {
3230         get_option(&str, &slub_min_order);
3231
3232         return 1;
3233 }
3234
3235 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
3236
3237 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
3238 {
3239         get_option(&str, &slub_max_order);
3240         slub_max_order = min(slub_max_order, MAX_ORDER - 1);
3241
3242         return 1;
3243 }
3244
3245 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
3246
3247 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
3248 {
3249         get_option(&str, &slub_min_objects);
3250
3251         return 1;
3252 }
3253
3254 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
3255
3256 static int __init setup_slub_nomerge(char *str)
3257 {
3258         slub_nomerge = 1;
3259         return 1;
3260 }
3261
3262 __setup("slub_nomerge", setup_slub_nomerge);
3263
3264 static struct kmem_cache *__init create_kmalloc_cache(const char *name,
3265                                                 int size, unsigned int flags)
3266 {
3267         struct kmem_cache *s;
3268
3269         s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
3270
3271         s->name = name;
3272         s->size = s->object_size = size;
3273         s->align = ARCH_KMALLOC_MINALIGN;
3274
3275         /*
3276          * This function is called with IRQs disabled during early-boot on
3277          * single CPU so there's no need to take slab_mutex here.
3278          */
3279         if (kmem_cache_open(s, flags))
3280                 goto panic;
3281
3282         list_add(&s->list, &slab_caches);
3283         return s;
3284
3285 panic:
3286         panic("Creation of kmalloc slab %s size=%d failed.\n", name, size);
3287         return NULL;
3288 }
3289
3290 /*
3291  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
3292  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
3293  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
3294  * fls.
3295  */
3296 static s8 size_index[24] = {
3297         3,      /* 8 */
3298         4,      /* 16 */
3299         5,      /* 24 */
3300         5,      /* 32 */
3301         6,      /* 40 */
3302         6,      /* 48 */
3303         6,      /* 56 */
3304         6,      /* 64 */
3305         1,      /* 72 */
3306         1,      /* 80 */
3307         1,      /* 88 */
3308         1,      /* 96 */
3309         7,      /* 104 */
3310         7,      /* 112 */
3311         7,      /* 120 */
3312         7,      /* 128 */
3313         2,      /* 136 */
3314         2,      /* 144 */
3315         2,      /* 152 */
3316         2,      /* 160 */
3317         2,      /* 168 */
3318         2,      /* 176 */
3319         2,      /* 184 */
3320         2       /* 192 */
3321 };
3322
3323 static inline int size_index_elem(size_t bytes)
3324 {
3325         return (bytes - 1) / 8;
3326 }
3327
3328 static struct kmem_cache *get_slab(size_t size, gfp_t flags)
3329 {
3330         int index;
3331
3332         if (size <= 192) {
3333                 if (!size)
3334                         return ZERO_SIZE_PTR;
3335
3336                 index = size_index[size_index_elem(size)];
3337         } else
3338                 index = fls(size - 1);
3339
3340 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
3341         if (unlikely((flags & SLUB_DMA)))
3342                 return kmalloc_dma_caches[index];
3343
3344 #endif
3345         return kmalloc_caches[index];
3346 }
3347
3348 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3349 {
3350         struct kmem_cache *s;
3351         void *ret;
3352
3353         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
3354                 return kmalloc_large(size, flags);
3355
3356         s = get_slab(size, flags);
3357
3358         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3359                 return s;
3360
3361         ret = slab_alloc(s, flags, _RET_IP_);
3362
3363         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
3364
3365         return ret;
3366 }
3367 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3368
3369 #ifdef CONFIG_NUMA
3370 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3371 {
3372         struct page *page;
3373         void *ptr = NULL;
3374
3375         flags |= __GFP_COMP | __GFP_NOTRACK;
3376         page = alloc_pages_node(node, flags, get_order(size));
3377         if (page)
3378                 ptr = page_address(page);
3379
3380         kmemleak_alloc(ptr, size, 1, flags);
3381         return ptr;
3382 }
3383
3384 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3385 {
3386         struct kmem_cache *s;
3387         void *ret;
3388
3389         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE)) {
3390                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
3391
3392                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3393                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
3394                                    flags, node);
3395
3396                 return ret;
3397         }
3398
3399         s = get_slab(size, flags);
3400
3401         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3402                 return s;
3403
3404         ret = slab_alloc_node(s, flags, node, _RET_IP_);
3405
3406         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
3407
3408         return ret;
3409 }
3410 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3411 #endif
3412
3413 size_t ksize(const void *object)
3414 {
3415         struct page *page;
3416
3417         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
3418                 return 0;
3419
3420         page = virt_to_head_page(object);
3421
3422         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3423                 WARN_ON(!PageCompound(page));
3424                 return PAGE_SIZE << compound_order(page);
3425         }
3426
3427         return slab_ksize(page->slab);
3428 }
3429 EXPORT_SYMBOL(ksize);
3430
3431 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3432 bool verify_mem_not_deleted(const void *x)
3433 {
3434         struct page *page;
3435         void *object = (void *)x;
3436         unsigned long flags;
3437         bool rv;
3438
3439         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
3440                 return false;
3441
3442         local_irq_save(flags);
3443
3444         page = virt_to_head_page(x);
3445         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3446                 /* maybe it was from stack? */
3447                 rv = true;
3448                 goto out_unlock;
3449         }
3450
3451         slab_lock(page);
3452         if (on_freelist(page->slab, page, object)) {
3453                 object_err(page->slab, page, object, "Object is on free-list");
3454                 rv = false;
3455         } else {
3456                 rv = true;
3457         }
3458         slab_unlock(page);
3459
3460 out_unlock:
3461         local_irq_restore(flags);
3462         return rv;
3463 }
3464 EXPORT_SYMBOL(verify_mem_not_deleted);
3465 #endif
3466
3467 void kfree(const void *x)
3468 {
3469         struct page *page;
3470         void *object = (void *)x;
3471
3472         trace_kfree(_RET_IP_, x);
3473
3474         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
3475                 return;
3476
3477         page = virt_to_head_page(x);
3478         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3479                 BUG_ON(!PageCompound(page));
3480                 kmemleak_free(x);
3481                 __free_pages(page, compound_order(page));
3482                 return;
3483         }
3484         slab_free(page->slab, page, object, _RET_IP_);
3485 }
3486 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3487
3488 /*
3489  * kmem_cache_shrink removes empty slabs from the partial lists and sorts
3490  * the remaining slabs by the number of items in use. The slabs with the
3491  * most items in use come first. New allocations will then fill those up
3492  * and thus they can be removed from the partial lists.
3493  *
3494  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
3495  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
3496  * are freed in them.
3497  */
3498 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
3499 {
3500         int node;
3501         int i;
3502         struct kmem_cache_node *n;
3503         struct page *page;
3504         struct page *t;
3505         int objects = oo_objects(s->max);
3506         struct list_head *slabs_by_inuse =
3507                 kmalloc(sizeof(struct list_head) * objects, GFP_KERNEL);
3508         unsigned long flags;
3509
3510         if (!slabs_by_inuse)
3511                 return -ENOMEM;
3512
3513         flush_all(s);
3514         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3515                 n = get_node(s, node);
3516
3517                 if (!n->nr_partial)
3518                         continue;
3519
3520                 for (i = 0; i < objects; i++)
3521                         INIT_LIST_HEAD(slabs_by_inuse + i);
3522
3523                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3524
3525                 /*
3526                  * Build lists indexed by the items in use in each slab.
3527                  *
3528                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
3529                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
3530                  */
3531                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, lru) {
3532                         list_move(&page->lru, slabs_by_inuse + page->inuse);
3533                         if (!page->inuse)
3534                                 n->nr_partial--;
3535                 }
3536
3537                 /*
3538                  * Rebuild the partial list with the slabs filled up most
3539                  * first and the least used slabs at the end.
3540                  */
3541                 for (i = objects - 1; i > 0; i--)
3542                         list_splice(slabs_by_inuse + i, n->partial.prev);
3543
3544                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3545
3546                 /* Release empty slabs */
3547                 list_for_each_entry_safe(page, t, slabs_by_inuse, lru)
3548                         discard_slab(s, page);
3549         }
3550
3551         kfree(slabs_by_inuse);
3552         return 0;
3553 }
3554 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
3555
3556 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
3557 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
3558 {
3559         struct kmem_cache *s;
3560
3561         mutex_lock(&slab_mutex);
3562         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
3563                 kmem_cache_shrink(s);
3564         mutex_unlock(&slab_mutex);
3565
3566         return 0;
3567 }
3568
3569 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
3570 {
3571         struct kmem_cache_node *n;
3572         struct kmem_cache *s;
3573         struct memory_notify *marg = arg;
3574         int offline_node;
3575
3576         offline_node = marg->status_change_nid_normal;
3577
3578         /*
3579          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
3580          * for it yet.
3581          */
3582         if (offline_node < 0)
3583                 return;
3584
3585         mutex_lock(&slab_mutex);
3586         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3587                 n = get_node(s, offline_node);
3588                 if (n) {
3589                         /*
3590                          * if n->nr_slabs > 0, slabs still exist on the node
3591                          * that is going down. We were unable to free them,
3592                          * and offline_pages() function shouldn't call this
3593                          * callback. So, we must fail.
3594                          */
3595                         BUG_ON(slabs_node(s, offline_node));
3596
3597                         s->node[offline_node] = NULL