]> git.openfabrics.org - ~shefty/rdma-dev.git/blob - mm/slub.c
slab: Ignore internal flags in cache creation
[~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 static inline int kmem_cache_debug(struct kmem_cache *s)
116 {
117 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
118         return unlikely(s->flags & SLAB_DEBUG_FLAGS);
119 #else
120         return 0;
121 #endif
122 }
123
124 /*
125  * Issues still to be resolved:
126  *
127  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
128  *
129  * - Variable sizing of the per node arrays
130  */
131
132 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
133 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
134
135 /* Enable to log cmpxchg failures */
136 #undef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
137
138 /*
139  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
140  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
141  */
142 #define MIN_PARTIAL 5
143
144 /*
145  * Maximum number of desirable partial slabs.
146  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
147  * sort the partial list by the number of objects in the.
148  */
149 #define MAX_PARTIAL 10
150
151 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | \
152                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
153
154 /*
155  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
156  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
157  * metadata.
158  */
159 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
160
161 /*
162  * Set of flags that will prevent slab merging
163  */
164 #define SLUB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
165                 SLAB_TRACE | SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_NOLEAKTRACE | \
166                 SLAB_FAILSLAB)
167
168 #define SLUB_MERGE_SAME (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | \
169                 SLAB_CACHE_DMA | SLAB_NOTRACK)
170
171 #define OO_SHIFT        16
172 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
173 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       32767 /* since page.objects is u15 */
174
175 /* Internal SLUB flags */
176 #define __OBJECT_POISON         0x80000000UL /* Poison object */
177 #define __CMPXCHG_DOUBLE        0x40000000UL /* Use cmpxchg_double */
178
179 static int kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
180
181 #ifdef CONFIG_SMP
182 static struct notifier_block slab_notifier;
183 #endif
184
185 /*
186  * Tracking user of a slab.
187  */
188 #define TRACK_ADDRS_COUNT 16
189 struct track {
190         unsigned long addr;     /* Called from address */
191 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
192         unsigned long addrs[TRACK_ADDRS_COUNT]; /* Called from address */
193 #endif
194         int cpu;                /* Was running on cpu */
195         int pid;                /* Pid context */
196         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
197 };
198
199 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
200
201 #ifdef CONFIG_SYSFS
202 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
203 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
204 static void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *);
205
206 #else
207 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
208 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
209                                                         { return 0; }
210 static inline void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s) { }
211
212 #endif
213
214 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
215 {
216 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
217         __this_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
218 #endif
219 }
220
221 /********************************************************************
222  *                      Core slab cache functions
223  *******************************************************************/
224
225 static inline struct kmem_cache_node *get_node(struct kmem_cache *s, int node)
226 {
227         return s->node[node];
228 }
229
230 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
231 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
232                                 struct page *page, const void *object)
233 {
234         void *base;
235
236         if (!object)
237                 return 1;
238
239         base = page_address(page);
240         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
241                 (object - base) % s->size) {
242                 return 0;
243         }
244
245         return 1;
246 }
247
248 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
249 {
250         return *(void **)(object + s->offset);
251 }
252
253 static void prefetch_freepointer(const struct kmem_cache *s, void *object)
254 {
255         prefetch(object + s->offset);
256 }
257
258 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
259 {
260         void *p;
261
262 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
263         probe_kernel_read(&p, (void **)(object + s->offset), sizeof(p));
264 #else
265         p = get_freepointer(s, object);
266 #endif
267         return p;
268 }
269
270 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
271 {
272         *(void **)(object + s->offset) = fp;
273 }
274
275 /* Loop over all objects in a slab */
276 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
277         for (__p = (__addr); __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size;\
278                         __p += (__s)->size)
279
280 /* Determine object index from a given position */
281 static inline int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
282 {
283         return (p - addr) / s->size;
284 }
285
286 static inline size_t slab_ksize(const struct kmem_cache *s)
287 {
288 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
289         /*
290          * Debugging requires use of the padding between object
291          * and whatever may come after it.
292          */
293         if (s->flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON))
294                 return s->object_size;
295
296 #endif
297         /*
298          * If we have the need to store the freelist pointer
299          * back there or track user information then we can
300          * only use the space before that information.
301          */
302         if (s->flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_STORE_USER))
303                 return s->inuse;
304         /*
305          * Else we can use all the padding etc for the allocation
306          */
307         return s->size;
308 }
309
310 static inline int order_objects(int order, unsigned long size, int reserved)
311 {
312         return ((PAGE_SIZE << order) - reserved) / size;
313 }
314
315 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(int order,
316                 unsigned long size, int reserved)
317 {
318         struct kmem_cache_order_objects x = {
319                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size, reserved)
320         };
321
322         return x;
323 }
324
325 static inline int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
326 {
327         return x.x >> OO_SHIFT;
328 }
329
330 static inline int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
331 {
332         return x.x & OO_MASK;
333 }
334
335 /*
336  * Per slab locking using the pagelock
337  */
338 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
339 {
340         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
341 }
342
343 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
344 {
345         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
346 }
347
348 /* Interrupts must be disabled (for the fallback code to work right) */
349 static inline bool __cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
350                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
351                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
352                 const char *n)
353 {
354         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
355 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
356     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
357         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
358                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
359                         freelist_old, counters_old,
360                         freelist_new, counters_new))
361                 return 1;
362         } else
363 #endif
364         {
365                 slab_lock(page);
366                 if (page->freelist == freelist_old && page->counters == counters_old) {
367                         page->freelist = freelist_new;
368                         page->counters = counters_new;
369                         slab_unlock(page);
370                         return 1;
371                 }
372                 slab_unlock(page);
373         }
374
375         cpu_relax();
376         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
377
378 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
379         printk(KERN_INFO "%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
380 #endif
381
382         return 0;
383 }
384
385 static inline bool cmpxchg_double_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
386                 void *freelist_old, unsigned long counters_old,
387                 void *freelist_new, unsigned long counters_new,
388                 const char *n)
389 {
390 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
391     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
392         if (s->flags & __CMPXCHG_DOUBLE) {
393                 if (cmpxchg_double(&page->freelist, &page->counters,
394                         freelist_old, counters_old,
395                         freelist_new, counters_new))
396                 return 1;
397         } else
398 #endif
399         {
400                 unsigned long flags;
401
402                 local_irq_save(flags);
403                 slab_lock(page);
404                 if (page->freelist == freelist_old && page->counters == counters_old) {
405                         page->freelist = freelist_new;
406                         page->counters = counters_new;
407                         slab_unlock(page);
408                         local_irq_restore(flags);
409                         return 1;
410                 }
411                 slab_unlock(page);
412                 local_irq_restore(flags);
413         }
414
415         cpu_relax();
416         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_FAIL);
417
418 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
419         printk(KERN_INFO "%s %s: cmpxchg double redo ", n, s->name);
420 #endif
421
422         return 0;
423 }
424
425 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
426 /*
427  * Determine a map of object in use on a page.
428  *
429  * Node listlock must be held to guarantee that the page does
430  * not vanish from under us.
431  */
432 static void get_map(struct kmem_cache *s, struct page *page, unsigned long *map)
433 {
434         void *p;
435         void *addr = page_address(page);
436
437         for (p = page->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
438                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
439 }
440
441 /*
442  * Debug settings:
443  */
444 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
445 static int slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
446 #else
447 static int slub_debug;
448 #endif
449
450 static char *slub_debug_slabs;
451 static int disable_higher_order_debug;
452
453 /*
454  * Object debugging
455  */
456 static void print_section(char *text, u8 *addr, unsigned int length)
457 {
458         print_hex_dump(KERN_ERR, text, DUMP_PREFIX_ADDRESS, 16, 1, addr,
459                         length, 1);
460 }
461
462 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
463         enum track_item alloc)
464 {
465         struct track *p;
466
467         if (s->offset)
468                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
469         else
470                 p = object + s->inuse;
471
472         return p + alloc;
473 }
474
475 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
476                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
477 {
478         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
479
480         if (addr) {
481 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
482                 struct stack_trace trace;
483                 int i;
484
485                 trace.nr_entries = 0;
486                 trace.max_entries = TRACK_ADDRS_COUNT;
487                 trace.entries = p->addrs;
488                 trace.skip = 3;
489                 save_stack_trace(&trace);
490
491                 /* See rant in lockdep.c */
492                 if (trace.nr_entries != 0 &&
493                     trace.entries[trace.nr_entries - 1] == ULONG_MAX)
494                         trace.nr_entries--;
495
496                 for (i = trace.nr_entries; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
497                         p->addrs[i] = 0;
498 #endif
499                 p->addr = addr;
500                 p->cpu = smp_processor_id();
501                 p->pid = current->pid;
502                 p->when = jiffies;
503         } else
504                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
505 }
506
507 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
508 {
509         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
510                 return;
511
512         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
513         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
514 }
515
516 static void print_track(const char *s, struct track *t)
517 {
518         if (!t->addr)
519                 return;
520
521         printk(KERN_ERR "INFO: %s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
522                 s, (void *)t->addr, jiffies - t->when, t->cpu, t->pid);
523 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
524         {
525                 int i;
526                 for (i = 0; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
527                         if (t->addrs[i])
528                                 printk(KERN_ERR "\t%pS\n", (void *)t->addrs[i]);
529                         else
530                                 break;
531         }
532 #endif
533 }
534
535 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
536 {
537         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
538                 return;
539
540         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC));
541         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE));
542 }
543
544 static void print_page_info(struct page *page)
545 {
546         printk(KERN_ERR "INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
547                 page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
548
549 }
550
551 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
552 {
553         va_list args;
554         char buf[100];
555
556         va_start(args, fmt);
557         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
558         va_end(args);
559         printk(KERN_ERR "========================================"
560                         "=====================================\n");
561         printk(KERN_ERR "BUG %s (%s): %s\n", s->name, print_tainted(), buf);
562         printk(KERN_ERR "----------------------------------------"
563                         "-------------------------------------\n\n");
564
565         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
566 }
567
568 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
569 {
570         va_list args;
571         char buf[100];
572
573         va_start(args, fmt);
574         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
575         va_end(args);
576         printk(KERN_ERR "FIX %s: %s\n", s->name, buf);
577 }
578
579 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
580 {
581         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
582         u8 *addr = page_address(page);
583
584         print_tracking(s, p);
585
586         print_page_info(page);
587
588         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
589                         p, p - addr, get_freepointer(s, p));
590
591         if (p > addr + 16)
592                 print_section("Bytes b4 ", p - 16, 16);
593
594         print_section("Object ", p, min_t(unsigned long, s->object_size,
595                                 PAGE_SIZE));
596         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
597                 print_section("Redzone ", p + s->object_size,
598                         s->inuse - s->object_size);
599
600         if (s->offset)
601                 off = s->offset + sizeof(void *);
602         else
603                 off = s->inuse;
604
605         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
606                 off += 2 * sizeof(struct track);
607
608         if (off != s->size)
609                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
610                 print_section("Padding ", p + off, s->size - off);
611
612         dump_stack();
613 }
614
615 static void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
616                         u8 *object, char *reason)
617 {
618         slab_bug(s, "%s", reason);
619         print_trailer(s, page, object);
620 }
621
622 static void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page, const char *fmt, ...)
623 {
624         va_list args;
625         char buf[100];
626
627         va_start(args, fmt);
628         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
629         va_end(args);
630         slab_bug(s, "%s", buf);
631         print_page_info(page);
632         dump_stack();
633 }
634
635 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
636 {
637         u8 *p = object;
638
639         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
640                 memset(p, POISON_FREE, s->object_size - 1);
641                 p[s->object_size - 1] = POISON_END;
642         }
643
644         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
645                 memset(p + s->object_size, val, s->inuse - s->object_size);
646 }
647
648 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
649                                                 void *from, void *to)
650 {
651         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
652         memset(from, data, to - from);
653 }
654
655 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
656                         u8 *object, char *what,
657                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
658 {
659         u8 *fault;
660         u8 *end;
661
662         fault = memchr_inv(start, value, bytes);
663         if (!fault)
664                 return 1;
665
666         end = start + bytes;
667         while (end > fault && end[-1] == value)
668                 end--;
669
670         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
671         printk(KERN_ERR "INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
672                                         fault, end - 1, fault[0], value);
673         print_trailer(s, page, object);
674
675         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
676         return 0;
677 }
678
679 /*
680  * Object layout:
681  *
682  * object address
683  *      Bytes of the object to be managed.
684  *      If the freepointer may overlay the object then the free
685  *      pointer is the first word of the object.
686  *
687  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
688  *      0xa5 (POISON_END)
689  *
690  * object + s->object_size
691  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
692  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
693  *      object_size == inuse.
694  *
695  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
696  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
697  *
698  * object + s->inuse
699  *      Meta data starts here.
700  *
701  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
702  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
703  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
704  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
705  *              before the word boundary.
706  *
707  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
708  *
709  * object + s->size
710  *      Nothing is used beyond s->size.
711  *
712  * If slabcaches are merged then the object_size and inuse boundaries are mostly
713  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
714  * may be used with merged slabcaches.
715  */
716
717 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
718 {
719         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
720
721         if (s->offset)
722                 /* Freepointer is placed after the object. */
723                 off += sizeof(void *);
724
725         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
726                 /* We also have user information there */
727                 off += 2 * sizeof(struct track);
728
729         if (s->size == off)
730                 return 1;
731
732         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
733                                 p + off, POISON_INUSE, s->size - off);
734 }
735
736 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
737 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
738 {
739         u8 *start;
740         u8 *fault;
741         u8 *end;
742         int length;
743         int remainder;
744
745         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
746                 return 1;
747
748         start = page_address(page);
749         length = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) - s->reserved;
750         end = start + length;
751         remainder = length % s->size;
752         if (!remainder)
753                 return 1;
754
755         fault = memchr_inv(end - remainder, POISON_INUSE, remainder);
756         if (!fault)
757                 return 1;
758         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
759                 end--;
760
761         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
762         print_section("Padding ", end - remainder, remainder);
763
764         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, end - remainder, end);
765         return 0;
766 }
767
768 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
769                                         void *object, u8 val)
770 {
771         u8 *p = object;
772         u8 *endobject = object + s->object_size;
773
774         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
775                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
776                         endobject, val, s->inuse - s->object_size))
777                         return 0;
778         } else {
779                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->object_size < s->inuse) {
780                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
781                                 endobject, POISON_INUSE, s->inuse - s->object_size);
782                 }
783         }
784
785         if (s->flags & SLAB_POISON) {
786                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
787                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
788                                         POISON_FREE, s->object_size - 1) ||
789                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
790                                 p + s->object_size - 1, POISON_END, 1)))
791                         return 0;
792                 /*
793                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
794                  */
795                 check_pad_bytes(s, page, p);
796         }
797
798         if (!s->offset && val == SLUB_RED_ACTIVE)
799                 /*
800                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
801                  * freepointer while object is allocated.
802                  */
803                 return 1;
804
805         /* Check free pointer validity */
806         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
807                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
808                 /*
809                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
810                  * of the free objects in this slab. May cause
811                  * another error because the object count is now wrong.
812                  */
813                 set_freepointer(s, p, NULL);
814                 return 0;
815         }
816         return 1;
817 }
818
819 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
820 {
821         int maxobj;
822
823         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
824
825         if (!PageSlab(page)) {
826                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
827                 return 0;
828         }
829
830         maxobj = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
831         if (page->objects > maxobj) {
832                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
833                         s->name, page->objects, maxobj);
834                 return 0;
835         }
836         if (page->inuse > page->objects) {
837                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
838                         s->name, page->inuse, page->objects);
839                 return 0;
840         }
841         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
842         slab_pad_check(s, page);
843         return 1;
844 }
845
846 /*
847  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
848  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
849  */
850 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
851 {
852         int nr = 0;
853         void *fp;
854         void *object = NULL;
855         unsigned long max_objects;
856
857         fp = page->freelist;
858         while (fp && nr <= page->objects) {
859                 if (fp == search)
860                         return 1;
861                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
862                         if (object) {
863                                 object_err(s, page, object,
864                                         "Freechain corrupt");
865                                 set_freepointer(s, object, NULL);
866                                 break;
867                         } else {
868                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
869                                 page->freelist = NULL;
870                                 page->inuse = page->objects;
871                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
872                                 return 0;
873                         }
874                         break;
875                 }
876                 object = fp;
877                 fp = get_freepointer(s, object);
878                 nr++;
879         }
880
881         max_objects = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
882         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
883                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
884
885         if (page->objects != max_objects) {
886                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but "
887                         "should be %d", page->objects, max_objects);
888                 page->objects = max_objects;
889                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
890         }
891         if (page->inuse != page->objects - nr) {
892                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but "
893                         "counted were %d", page->inuse, page->objects - nr);
894                 page->inuse = page->objects - nr;
895                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
896         }
897         return search == NULL;
898 }
899
900 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
901                                                                 int alloc)
902 {
903         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
904                 printk(KERN_INFO "TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
905                         s->name,
906                         alloc ? "alloc" : "free",
907                         object, page->inuse,
908                         page->freelist);
909
910                 if (!alloc)
911                         print_section("Object ", (void *)object, s->object_size);
912
913                 dump_stack();
914         }
915 }
916
917 /*
918  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
919  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
920  */
921 static inline int slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
922 {
923         flags &= gfp_allowed_mask;
924         lockdep_trace_alloc(flags);
925         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
926
927         return should_failslab(s->object_size, flags, s->flags);
928 }
929
930 static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, void *object)
931 {
932         flags &= gfp_allowed_mask;
933         kmemcheck_slab_alloc(s, flags, object, slab_ksize(s));
934         kmemleak_alloc_recursive(object, s->object_size, 1, s->flags, flags);
935 }
936
937 static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x)
938 {
939         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
940
941         /*
942          * Trouble is that we may no longer disable interupts in the fast path
943          * So in order to make the debug calls that expect irqs to be
944          * disabled we need to disable interrupts temporarily.
945          */
946 #if defined(CONFIG_KMEMCHECK) || defined(CONFIG_LOCKDEP)
947         {
948                 unsigned long flags;
949
950                 local_irq_save(flags);
951                 kmemcheck_slab_free(s, x, s->object_size);
952                 debug_check_no_locks_freed(x, s->object_size);
953                 local_irq_restore(flags);
954         }
955 #endif
956         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
957                 debug_check_no_obj_freed(x, s->object_size);
958 }
959
960 /*
961  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
962  *
963  * list_lock must be held.
964  */
965 static void add_full(struct kmem_cache *s,
966         struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
967 {
968         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
969                 return;
970
971         list_add(&page->lru, &n->full);
972 }
973
974 /*
975  * list_lock must be held.
976  */
977 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page)
978 {
979         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
980                 return;
981
982         list_del(&page->lru);
983 }
984
985 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
986 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
987 {
988         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
989
990         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
991 }
992
993 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
994 {
995         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
996 }
997
998 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
999 {
1000         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1001
1002         /*
1003          * May be called early in order to allocate a slab for the
1004          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
1005          * dilemma by deferring the increment of the count during
1006          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
1007          */
1008         if (n) {
1009                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
1010                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
1011         }
1012 }
1013 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
1014 {
1015         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1016
1017         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
1018         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
1019 }
1020
1021 /* Object debug checks for alloc/free paths */
1022 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1023                                                                 void *object)
1024 {
1025         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
1026                 return;
1027
1028         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1029         init_tracking(s, object);
1030 }
1031
1032 static noinline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1033                                         void *object, unsigned long addr)
1034 {
1035         if (!check_slab(s, page))
1036                 goto bad;
1037
1038         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1039                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
1040                 goto bad;
1041         }
1042
1043         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1044                 goto bad;
1045
1046         /* Success perform special debug activities for allocs */
1047         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1048                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
1049         trace(s, page, object, 1);
1050         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1051         return 1;
1052
1053 bad:
1054         if (PageSlab(page)) {
1055                 /*
1056                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1057                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1058                  * as used avoids touching the remaining objects.
1059                  */
1060                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1061                 page->inuse = page->objects;
1062                 page->freelist = NULL;
1063         }
1064         return 0;
1065 }
1066
1067 static noinline struct kmem_cache_node *free_debug_processing(
1068         struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
1069         unsigned long addr, unsigned long *flags)
1070 {
1071         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1072
1073         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, *flags);
1074         slab_lock(page);
1075
1076         if (!check_slab(s, page))
1077                 goto fail;
1078
1079         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1080                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1081                 goto fail;
1082         }
1083
1084         if (on_freelist(s, page, object)) {
1085                 object_err(s, page, object, "Object already free");
1086                 goto fail;
1087         }
1088
1089         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1090                 goto out;
1091
1092         if (unlikely(s != page->slab_cache)) {
1093                 if (!PageSlab(page)) {
1094                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) "
1095                                 "outside of slab", object);
1096                 } else if (!page->slab_cache) {
1097                         printk(KERN_ERR
1098                                 "SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1099                                                 object);
1100                         dump_stack();
1101                 } else
1102                         object_err(s, page, object,
1103                                         "page slab pointer corrupt.");
1104                 goto fail;
1105         }
1106
1107         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1108                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
1109         trace(s, page, object, 0);
1110         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1111 out:
1112         slab_unlock(page);
1113         /*
1114          * Keep node_lock to preserve integrity
1115          * until the object is actually freed
1116          */
1117         return n;
1118
1119 fail:
1120         slab_unlock(page);
1121         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, *flags);
1122         slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
1123         return NULL;
1124 }
1125
1126 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1127 {
1128         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1129         if (*str++ != '=' || !*str)
1130                 /*
1131                  * No options specified. Switch on full debugging.
1132                  */
1133                 goto out;
1134
1135         if (*str == ',')
1136                 /*
1137                  * No options but restriction on slabs. This means full
1138                  * debugging for slabs matching a pattern.
1139                  */
1140                 goto check_slabs;
1141
1142         if (tolower(*str) == 'o') {
1143                 /*
1144                  * Avoid enabling debugging on caches if its minimum order
1145                  * would increase as a result.
1146                  */
1147                 disable_higher_order_debug = 1;
1148                 goto out;
1149         }
1150
1151         slub_debug = 0;
1152         if (*str == '-')
1153                 /*
1154                  * Switch off all debugging measures.
1155                  */
1156                 goto out;
1157
1158         /*
1159          * Determine which debug features should be switched on
1160          */
1161         for (; *str && *str != ','; str++) {
1162                 switch (tolower(*str)) {
1163                 case 'f':
1164                         slub_debug |= SLAB_DEBUG_FREE;
1165                         break;
1166                 case 'z':
1167                         slub_debug |= SLAB_RED_ZONE;
1168                         break;
1169                 case 'p':
1170                         slub_debug |= SLAB_POISON;
1171                         break;
1172                 case 'u':
1173                         slub_debug |= SLAB_STORE_USER;
1174                         break;
1175                 case 't':
1176                         slub_debug |= SLAB_TRACE;
1177                         break;
1178                 case 'a':
1179                         slub_debug |= SLAB_FAILSLAB;
1180                         break;
1181                 default:
1182                         printk(KERN_ERR "slub_debug option '%c' "
1183                                 "unknown. skipped\n", *str);
1184                 }
1185         }
1186
1187 check_slabs:
1188         if (*str == ',')
1189                 slub_debug_slabs = str + 1;
1190 out:
1191         return 1;
1192 }
1193
1194 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1195
1196 static unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1197         unsigned long flags, const char *name,
1198         void (*ctor)(void *))
1199 {
1200         /*
1201          * Enable debugging if selected on the kernel commandline.
1202          */
1203         if (slub_debug && (!slub_debug_slabs ||
1204                 !strncmp(slub_debug_slabs, name, strlen(slub_debug_slabs))))
1205                 flags |= slub_debug;
1206
1207         return flags;
1208 }
1209 #else
1210 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1211                         struct page *page, void *object) {}
1212
1213 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1214         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1215
1216 static inline struct kmem_cache_node *free_debug_processing(
1217         struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
1218         unsigned long addr, unsigned long *flags) { return NULL; }
1219
1220 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1221                         { return 1; }
1222 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1223                         void *object, u8 val) { return 1; }
1224 static inline void add_full(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1225                                         struct page *page) {}
1226 static inline void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page) {}
1227 static inline unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
1228         unsigned long flags, const char *name,
1229         void (*ctor)(void *))
1230 {
1231         return flags;
1232 }
1233 #define slub_debug 0
1234
1235 #define disable_higher_order_debug 0
1236
1237 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1238                                                         { return 0; }
1239 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1240                                                         { return 0; }
1241 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1242                                                         int objects) {}
1243 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1244                                                         int objects) {}
1245
1246 static inline int slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
1247                                                         { return 0; }
1248
1249 static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
1250                 void *object) {}
1251
1252 static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x) {}
1253
1254 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1255
1256 /*
1257  * Slab allocation and freeing
1258  */
1259 static inline struct page *alloc_slab_page(gfp_t flags, int node,
1260                                         struct kmem_cache_order_objects oo)
1261 {
1262         int order = oo_order(oo);
1263
1264         flags |= __GFP_NOTRACK;
1265
1266         if (node == NUMA_NO_NODE)
1267                 return alloc_pages(flags, order);
1268         else
1269                 return alloc_pages_exact_node(node, flags, order);
1270 }
1271
1272 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1273 {
1274         struct page *page;
1275         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1276         gfp_t alloc_gfp;
1277
1278         flags &= gfp_allowed_mask;
1279
1280         if (flags & __GFP_WAIT)
1281                 local_irq_enable();
1282
1283         flags |= s->allocflags;
1284
1285         /*
1286          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1287          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1288          */
1289         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1290
1291         page = alloc_slab_page(alloc_gfp, node, oo);
1292         if (unlikely(!page)) {
1293                 oo = s->min;
1294                 /*
1295                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1296                  * Try a lower order alloc if possible
1297                  */
1298                 page = alloc_slab_page(flags, node, oo);
1299
1300                 if (page)
1301                         stat(s, ORDER_FALLBACK);
1302         }
1303
1304         if (kmemcheck_enabled && page
1305                 && !(s->flags & (SLAB_NOTRACK | DEBUG_DEFAULT_FLAGS))) {
1306                 int pages = 1 << oo_order(oo);
1307
1308                 kmemcheck_alloc_shadow(page, oo_order(oo), flags, node);
1309
1310                 /*
1311                  * Objects from caches that have a constructor don't get
1312                  * cleared when they're allocated, so we need to do it here.
1313                  */
1314                 if (s->ctor)
1315                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, pages);
1316                 else
1317                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, pages);
1318         }
1319
1320         if (flags & __GFP_WAIT)
1321                 local_irq_disable();
1322         if (!page)
1323                 return NULL;
1324
1325         page->objects = oo_objects(oo);
1326         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1327                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1328                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1329                 1 << oo_order(oo));
1330
1331         return page;
1332 }
1333
1334 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1335                                 void *object)
1336 {
1337         setup_object_debug(s, page, object);
1338         if (unlikely(s->ctor))
1339                 s->ctor(object);
1340 }
1341
1342 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1343 {
1344         struct page *page;
1345         void *start;
1346         void *last;
1347         void *p;
1348
1349         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
1350
1351         page = allocate_slab(s,
1352                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1353         if (!page)
1354                 goto out;
1355
1356         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1357         page->slab_cache = s;
1358         __SetPageSlab(page);
1359         if (page->pfmemalloc)
1360                 SetPageSlabPfmemalloc(page);
1361
1362         start = page_address(page);
1363
1364         if (unlikely(s->flags & SLAB_POISON))
1365                 memset(start, POISON_INUSE, PAGE_SIZE << compound_order(page));
1366
1367         last = start;
1368         for_each_object(p, s, start, page->objects) {
1369                 setup_object(s, page, last);
1370                 set_freepointer(s, last, p);
1371                 last = p;
1372         }
1373         setup_object(s, page, last);
1374         set_freepointer(s, last, NULL);
1375
1376         page->freelist = start;
1377         page->inuse = page->objects;
1378         page->frozen = 1;
1379 out:
1380         return page;
1381 }
1382
1383 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1384 {
1385         int order = compound_order(page);
1386         int pages = 1 << order;
1387
1388         if (kmem_cache_debug(s)) {
1389                 void *p;
1390
1391                 slab_pad_check(s, page);
1392                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1393                                                 page->objects)
1394                         check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE);
1395         }
1396
1397         kmemcheck_free_shadow(page, compound_order(page));
1398
1399         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1400                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1401                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1402                 -pages);
1403
1404         __ClearPageSlabPfmemalloc(page);
1405         __ClearPageSlab(page);
1406         reset_page_mapcount(page);
1407         if (current->reclaim_state)
1408                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1409         __free_pages(page, order);
1410 }
1411
1412 #define need_reserve_slab_rcu                                           \
1413         (sizeof(((struct page *)NULL)->lru) < sizeof(struct rcu_head))
1414
1415 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1416 {
1417         struct page *page;
1418
1419         if (need_reserve_slab_rcu)
1420                 page = virt_to_head_page(h);
1421         else
1422                 page = container_of((struct list_head *)h, struct page, lru);
1423
1424         __free_slab(page->slab_cache, page);
1425 }
1426
1427 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1428 {
1429         if (unlikely(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1430                 struct rcu_head *head;
1431
1432                 if (need_reserve_slab_rcu) {
1433                         int order = compound_order(page);
1434                         int offset = (PAGE_SIZE << order) - s->reserved;
1435
1436                         VM_BUG_ON(s->reserved != sizeof(*head));
1437                         head = page_address(page) + offset;
1438                 } else {
1439                         /*
1440                          * RCU free overloads the RCU head over the LRU
1441                          */
1442                         head = (void *)&page->lru;
1443                 }
1444
1445                 call_rcu(head, rcu_free_slab);
1446         } else
1447                 __free_slab(s, page);
1448 }
1449
1450 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1451 {
1452         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1453         free_slab(s, page);
1454 }
1455
1456 /*
1457  * Management of partially allocated slabs.
1458  *
1459  * list_lock must be held.
1460  */
1461 static inline void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1462                                 struct page *page, int tail)
1463 {
1464         n->nr_partial++;
1465         if (tail == DEACTIVATE_TO_TAIL)
1466                 list_add_tail(&page->lru, &n->partial);
1467         else
1468                 list_add(&page->lru, &n->partial);
1469 }
1470
1471 /*
1472  * list_lock must be held.
1473  */
1474 static inline void remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
1475                                         struct page *page)
1476 {
1477         list_del(&page->lru);
1478         n->nr_partial--;
1479 }
1480
1481 /*
1482  * Remove slab from the partial list, freeze it and
1483  * return the pointer to the freelist.
1484  *
1485  * Returns a list of objects or NULL if it fails.
1486  *
1487  * Must hold list_lock since we modify the partial list.
1488  */
1489 static inline void *acquire_slab(struct kmem_cache *s,
1490                 struct kmem_cache_node *n, struct page *page,
1491                 int mode)
1492 {
1493         void *freelist;
1494         unsigned long counters;
1495         struct page new;
1496
1497         /*
1498          * Zap the freelist and set the frozen bit.
1499          * The old freelist is the list of objects for the
1500          * per cpu allocation list.
1501          */
1502         freelist = page->freelist;
1503         counters = page->counters;
1504         new.counters = counters;
1505         if (mode) {
1506                 new.inuse = page->objects;
1507                 new.freelist = NULL;
1508         } else {
1509                 new.freelist = freelist;
1510         }
1511
1512         VM_BUG_ON(new.frozen);
1513         new.frozen = 1;
1514
1515         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1516                         freelist, counters,
1517                         new.freelist, new.counters,
1518                         "acquire_slab"))
1519                 return NULL;
1520
1521         remove_partial(n, page);
1522         WARN_ON(!freelist);
1523         return freelist;
1524 }
1525
1526 static int put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain);
1527 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags);
1528
1529 /*
1530  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1531  */
1532 static void *get_partial_node(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n,
1533                                 struct kmem_cache_cpu *c, gfp_t flags)
1534 {
1535         struct page *page, *page2;
1536         void *object = NULL;
1537
1538         /*
1539          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1540          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1541          * partial slab and there is none available then get_partials()
1542          * will return NULL.
1543          */
1544         if (!n || !n->nr_partial)
1545                 return NULL;
1546
1547         spin_lock(&n->list_lock);
1548         list_for_each_entry_safe(page, page2, &n->partial, lru) {
1549                 void *t;
1550                 int available;
1551
1552                 if (!pfmemalloc_match(page, flags))
1553                         continue;
1554
1555                 t = acquire_slab(s, n, page, object == NULL);
1556                 if (!t)
1557                         break;
1558
1559                 if (!object) {
1560                         c->page = page;
1561                         stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1562                         object = t;
1563                         available =  page->objects - page->inuse;
1564                 } else {
1565                         available = put_cpu_partial(s, page, 0);
1566                         stat(s, CPU_PARTIAL_NODE);
1567                 }
1568                 if (kmem_cache_debug(s) || available > s->cpu_partial / 2)
1569                         break;
1570
1571         }
1572         spin_unlock(&n->list_lock);
1573         return object;
1574 }
1575
1576 /*
1577  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1578  */
1579 static void *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
1580                 struct kmem_cache_cpu *c)
1581 {
1582 #ifdef CONFIG_NUMA
1583         struct zonelist *zonelist;
1584         struct zoneref *z;
1585         struct zone *zone;
1586         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1587         void *object;
1588         unsigned int cpuset_mems_cookie;
1589
1590         /*
1591          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1592          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1593          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1594          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1595          *
1596          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1597          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1598          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1599          * from other nodes and filled up.
1600          *
1601          * If /sys/kernel/slab/xx/defrag_ratio is set to 100 (which makes
1602          * defrag_ratio = 1000) then every (well almost) allocation will
1603          * first attempt to defrag slab caches on other nodes. This means
1604          * scanning over all nodes to look for partial slabs which may be
1605          * expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1606          * with available objects.
1607          */
1608         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1609                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1610                 return NULL;
1611
1612         do {
1613                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
1614                 zonelist = node_zonelist(slab_node(), flags);
1615                 for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1616                         struct kmem_cache_node *n;
1617
1618                         n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1619
1620                         if (n && cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
1621                                         n->nr_partial > s->min_partial) {
1622                                 object = get_partial_node(s, n, c, flags);
1623                                 if (object) {
1624                                         /*
1625                                          * Return the object even if
1626                                          * put_mems_allowed indicated that
1627                                          * the cpuset mems_allowed was
1628                                          * updated in parallel. It's a
1629                                          * harmless race between the alloc
1630                                          * and the cpuset update.
1631                                          */
1632                                         put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie);
1633                                         return object;
1634                                 }
1635                         }
1636                 }
1637         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
1638 #endif
1639         return NULL;
1640 }
1641
1642 /*
1643  * Get a partial page, lock it and return it.
1644  */
1645 static void *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node,
1646                 struct kmem_cache_cpu *c)
1647 {
1648         void *object;
1649         int searchnode = (node == NUMA_NO_NODE) ? numa_node_id() : node;
1650
1651         object = get_partial_node(s, get_node(s, searchnode), c, flags);
1652         if (object || node != NUMA_NO_NODE)
1653                 return object;
1654
1655         return get_any_partial(s, flags, c);
1656 }
1657
1658 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1659 /*
1660  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguiation
1661  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
1662  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
1663  */
1664 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
1665 #else
1666 /*
1667  * No preemption supported therefore also no need to check for
1668  * different cpus.
1669  */
1670 #define TID_STEP 1
1671 #endif
1672
1673 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
1674 {
1675         return tid + TID_STEP;
1676 }
1677
1678 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
1679 {
1680         return tid % TID_STEP;
1681 }
1682
1683 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
1684 {
1685         return tid / TID_STEP;
1686 }
1687
1688 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
1689 {
1690         return cpu;
1691 }
1692
1693 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
1694                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
1695 {
1696 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
1697         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
1698
1699         printk(KERN_INFO "%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
1700
1701 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1702         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
1703                 printk("due to cpu change %d -> %d\n",
1704                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
1705         else
1706 #endif
1707         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
1708                 printk("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
1709                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
1710         else
1711                 printk("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
1712                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
1713 #endif
1714         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
1715 }
1716
1717 static void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
1718 {
1719         int cpu;
1720
1721         for_each_possible_cpu(cpu)
1722                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->tid = init_tid(cpu);
1723 }
1724
1725 /*
1726  * Remove the cpu slab
1727  */
1728 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *freelist)
1729 {
1730         enum slab_modes { M_NONE, M_PARTIAL, M_FULL, M_FREE };
1731         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1732         int lock = 0;
1733         enum slab_modes l = M_NONE, m = M_NONE;
1734         void *nextfree;
1735         int tail = DEACTIVATE_TO_HEAD;
1736         struct page new;
1737         struct page old;
1738
1739         if (page->freelist) {
1740                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
1741                 tail = DEACTIVATE_TO_TAIL;
1742         }
1743
1744         /*
1745          * Stage one: Free all available per cpu objects back
1746          * to the page freelist while it is still frozen. Leave the
1747          * last one.
1748          *
1749          * There is no need to take the list->lock because the page
1750          * is still frozen.
1751          */
1752         while (freelist && (nextfree = get_freepointer(s, freelist))) {
1753                 void *prior;
1754                 unsigned long counters;
1755
1756                 do {
1757                         prior = page->freelist;
1758                         counters = page->counters;
1759                         set_freepointer(s, freelist, prior);
1760                         new.counters = counters;
1761                         new.inuse--;
1762                         VM_BUG_ON(!new.frozen);
1763
1764                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1765                         prior, counters,
1766                         freelist, new.counters,
1767                         "drain percpu freelist"));
1768
1769                 freelist = nextfree;
1770         }
1771
1772         /*
1773          * Stage two: Ensure that the page is unfrozen while the
1774          * list presence reflects the actual number of objects
1775          * during unfreeze.
1776          *
1777          * We setup the list membership and then perform a cmpxchg
1778          * with the count. If there is a mismatch then the page
1779          * is not unfrozen but the page is on the wrong list.
1780          *
1781          * Then we restart the process which may have to remove
1782          * the page from the list that we just put it on again
1783          * because the number of objects in the slab may have
1784          * changed.
1785          */
1786 redo:
1787
1788         old.freelist = page->freelist;
1789         old.counters = page->counters;
1790         VM_BUG_ON(!old.frozen);
1791
1792         /* Determine target state of the slab */
1793         new.counters = old.counters;
1794         if (freelist) {
1795                 new.inuse--;
1796                 set_freepointer(s, freelist, old.freelist);
1797                 new.freelist = freelist;
1798         } else
1799                 new.freelist = old.freelist;
1800
1801         new.frozen = 0;
1802
1803         if (!new.inuse && n->nr_partial > s->min_partial)
1804                 m = M_FREE;
1805         else if (new.freelist) {
1806                 m = M_PARTIAL;
1807                 if (!lock) {
1808                         lock = 1;
1809                         /*
1810                          * Taking the spinlock removes the possiblity
1811                          * that acquire_slab() will see a slab page that
1812                          * is frozen
1813                          */
1814                         spin_lock(&n->list_lock);
1815                 }
1816         } else {
1817                 m = M_FULL;
1818                 if (kmem_cache_debug(s) && !lock) {
1819                         lock = 1;
1820                         /*
1821                          * This also ensures that the scanning of full
1822                          * slabs from diagnostic functions will not see
1823                          * any frozen slabs.
1824                          */
1825                         spin_lock(&n->list_lock);
1826                 }
1827         }
1828
1829         if (l != m) {
1830
1831                 if (l == M_PARTIAL)
1832
1833                         remove_partial(n, page);
1834
1835                 else if (l == M_FULL)
1836
1837                         remove_full(s, page);
1838
1839                 if (m == M_PARTIAL) {
1840
1841                         add_partial(n, page, tail);
1842                         stat(s, tail);
1843
1844                 } else if (m == M_FULL) {
1845
1846                         stat(s, DEACTIVATE_FULL);
1847                         add_full(s, n, page);
1848
1849                 }
1850         }
1851
1852         l = m;
1853         if (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1854                                 old.freelist, old.counters,
1855                                 new.freelist, new.counters,
1856                                 "unfreezing slab"))
1857                 goto redo;
1858
1859         if (lock)
1860                 spin_unlock(&n->list_lock);
1861
1862         if (m == M_FREE) {
1863                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
1864                 discard_slab(s, page);
1865                 stat(s, FREE_SLAB);
1866         }
1867 }
1868
1869 /*
1870  * Unfreeze all the cpu partial slabs.
1871  *
1872  * This function must be called with interrupt disabled.
1873  */
1874 static void unfreeze_partials(struct kmem_cache *s)
1875 {
1876         struct kmem_cache_node *n = NULL, *n2 = NULL;
1877         struct kmem_cache_cpu *c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
1878         struct page *page, *discard_page = NULL;
1879
1880         while ((page = c->partial)) {
1881                 struct page new;
1882                 struct page old;
1883
1884                 c->partial = page->next;
1885
1886                 n2 = get_node(s, page_to_nid(page));
1887                 if (n != n2) {
1888                         if (n)
1889                                 spin_unlock(&n->list_lock);
1890
1891                         n = n2;
1892                         spin_lock(&n->list_lock);
1893                 }
1894
1895                 do {
1896
1897                         old.freelist = page->freelist;
1898                         old.counters = page->counters;
1899                         VM_BUG_ON(!old.frozen);
1900
1901                         new.counters = old.counters;
1902                         new.freelist = old.freelist;
1903
1904                         new.frozen = 0;
1905
1906                 } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
1907                                 old.freelist, old.counters,
1908                                 new.freelist, new.counters,
1909                                 "unfreezing slab"));
1910
1911                 if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial > s->min_partial)) {
1912                         page->next = discard_page;
1913                         discard_page = page;
1914                 } else {
1915                         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
1916                         stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
1917                 }
1918         }
1919
1920         if (n)
1921                 spin_unlock(&n->list_lock);
1922
1923         while (discard_page) {
1924                 page = discard_page;
1925                 discard_page = discard_page->next;
1926
1927                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
1928                 discard_slab(s, page);
1929                 stat(s, FREE_SLAB);
1930         }
1931 }
1932
1933 /*
1934  * Put a page that was just frozen (in __slab_free) into a partial page
1935  * slot if available. This is done without interrupts disabled and without
1936  * preemption disabled. The cmpxchg is racy and may put the partial page
1937  * onto a random cpus partial slot.
1938  *
1939  * If we did not find a slot then simply move all the partials to the
1940  * per node partial list.
1941  */
1942 static int put_cpu_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page, int drain)
1943 {
1944         struct page *oldpage;
1945         int pages;
1946         int pobjects;
1947
1948         do {
1949                 pages = 0;
1950                 pobjects = 0;
1951                 oldpage = this_cpu_read(s->cpu_slab->partial);
1952
1953                 if (oldpage) {
1954                         pobjects = oldpage->pobjects;
1955                         pages = oldpage->pages;
1956                         if (drain && pobjects > s->cpu_partial) {
1957                                 unsigned long flags;
1958                                 /*
1959                                  * partial array is full. Move the existing
1960                                  * set to the per node partial list.
1961                                  */
1962                                 local_irq_save(flags);
1963                                 unfreeze_partials(s);
1964                                 local_irq_restore(flags);
1965                                 oldpage = NULL;
1966                                 pobjects = 0;
1967                                 pages = 0;
1968                                 stat(s, CPU_PARTIAL_DRAIN);
1969                         }
1970                 }
1971
1972                 pages++;
1973                 pobjects += page->objects - page->inuse;
1974
1975                 page->pages = pages;
1976                 page->pobjects = pobjects;
1977                 page->next = oldpage;
1978
1979         } while (this_cpu_cmpxchg(s->cpu_slab->partial, oldpage, page) != oldpage);
1980         return pobjects;
1981 }
1982
1983 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1984 {
1985         stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
1986         deactivate_slab(s, c->page, c->freelist);
1987
1988         c->tid = next_tid(c->tid);
1989         c->page = NULL;
1990         c->freelist = NULL;
1991 }
1992
1993 /*
1994  * Flush cpu slab.
1995  *
1996  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
1997  */
1998 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
1999 {
2000         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2001
2002         if (likely(c)) {
2003                 if (c->page)
2004                         flush_slab(s, c);
2005
2006                 unfreeze_partials(s);
2007         }
2008 }
2009
2010 static void flush_cpu_slab(void *d)
2011 {
2012         struct kmem_cache *s = d;
2013
2014         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
2015 }
2016
2017 static bool has_cpu_slab(int cpu, void *info)
2018 {
2019         struct kmem_cache *s = info;
2020         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
2021
2022         return c->page || c->partial;
2023 }
2024
2025 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
2026 {
2027         on_each_cpu_cond(has_cpu_slab, flush_cpu_slab, s, 1, GFP_ATOMIC);
2028 }
2029
2030 /*
2031  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
2032  * locality expectations.
2033  */
2034 static inline int node_match(struct page *page, int node)
2035 {
2036 #ifdef CONFIG_NUMA
2037         if (node != NUMA_NO_NODE && page_to_nid(page) != node)
2038                 return 0;
2039 #endif
2040         return 1;
2041 }
2042
2043 static int count_free(struct page *page)
2044 {
2045         return page->objects - page->inuse;
2046 }
2047
2048 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
2049                                         int (*get_count)(struct page *))
2050 {
2051         unsigned long flags;
2052         unsigned long x = 0;
2053         struct page *page;
2054
2055         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2056         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
2057                 x += get_count(page);
2058         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2059         return x;
2060 }
2061
2062 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
2063 {
2064 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2065         return atomic_long_read(&n->total_objects);
2066 #else
2067         return 0;
2068 #endif
2069 }
2070
2071 static noinline void
2072 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
2073 {
2074         int node;
2075
2076         printk(KERN_WARNING
2077                 "SLUB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
2078                 nid, gfpflags);
2079         printk(KERN_WARNING "  cache: %s, object size: %d, buffer size: %d, "
2080                 "default order: %d, min order: %d\n", s->name, s->object_size,
2081                 s->size, oo_order(s->oo), oo_order(s->min));
2082
2083         if (oo_order(s->min) > get_order(s->object_size))
2084                 printk(KERN_WARNING "  %s debugging increased min order, use "
2085                        "slub_debug=O to disable.\n", s->name);
2086
2087         for_each_online_node(node) {
2088                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
2089                 unsigned long nr_slabs;
2090                 unsigned long nr_objs;
2091                 unsigned long nr_free;
2092
2093                 if (!n)
2094                         continue;
2095
2096                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
2097                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
2098                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
2099
2100                 printk(KERN_WARNING
2101                         "  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
2102                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
2103         }
2104 }
2105
2106 static inline void *new_slab_objects(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
2107                         int node, struct kmem_cache_cpu **pc)
2108 {
2109         void *freelist;
2110         struct kmem_cache_cpu *c = *pc;
2111         struct page *page;
2112
2113         freelist = get_partial(s, flags, node, c);
2114
2115         if (freelist)
2116                 return freelist;
2117
2118         page = new_slab(s, flags, node);
2119         if (page) {
2120                 c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2121                 if (c->page)
2122                         flush_slab(s, c);
2123
2124                 /*
2125                  * No other reference to the page yet so we can
2126                  * muck around with it freely without cmpxchg
2127                  */
2128                 freelist = page->freelist;
2129                 page->freelist = NULL;
2130
2131                 stat(s, ALLOC_SLAB);
2132                 c->page = page;
2133                 *pc = c;
2134         } else
2135                 freelist = NULL;
2136
2137         return freelist;
2138 }
2139
2140 static inline bool pfmemalloc_match(struct page *page, gfp_t gfpflags)
2141 {
2142         if (unlikely(PageSlabPfmemalloc(page)))
2143                 return gfp_pfmemalloc_allowed(gfpflags);
2144
2145         return true;
2146 }
2147
2148 /*
2149  * Check the page->freelist of a page and either transfer the freelist to the per cpu freelist
2150  * or deactivate the page.
2151  *
2152  * The page is still frozen if the return value is not NULL.
2153  *
2154  * If this function returns NULL then the page has been unfrozen.
2155  *
2156  * This function must be called with interrupt disabled.
2157  */
2158 static inline void *get_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
2159 {
2160         struct page new;
2161         unsigned long counters;
2162         void *freelist;
2163
2164         do {
2165                 freelist = page->freelist;
2166                 counters = page->counters;
2167
2168                 new.counters = counters;
2169                 VM_BUG_ON(!new.frozen);
2170
2171                 new.inuse = page->objects;
2172                 new.frozen = freelist != NULL;
2173
2174         } while (!__cmpxchg_double_slab(s, page,
2175                 freelist, counters,
2176                 NULL, new.counters,
2177                 "get_freelist"));
2178
2179         return freelist;
2180 }
2181
2182 /*
2183  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
2184  * debugging duties.
2185  *
2186  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
2187  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
2188  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
2189  *
2190  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
2191  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
2192  * rest of the freelist to the lockless freelist.
2193  *
2194  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
2195  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
2196  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
2197  */
2198 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
2199                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
2200 {
2201         void *freelist;
2202         struct page *page;
2203         unsigned long flags;
2204
2205         local_irq_save(flags);
2206 #ifdef CONFIG_PREEMPT
2207         /*
2208          * We may have been preempted and rescheduled on a different
2209          * cpu before disabling interrupts. Need to reload cpu area
2210          * pointer.
2211          */
2212         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2213 #endif
2214
2215         page = c->page;
2216         if (!page)
2217                 goto new_slab;
2218 redo:
2219
2220         if (unlikely(!node_match(page, node))) {
2221                 stat(s, ALLOC_NODE_MISMATCH);
2222                 deactivate_slab(s, page, c->freelist);
2223                 c->page = NULL;
2224                 c->freelist = NULL;
2225                 goto new_slab;
2226         }
2227
2228         /*
2229          * By rights, we should be searching for a slab page that was
2230          * PFMEMALLOC but right now, we are losing the pfmemalloc
2231          * information when the page leaves the per-cpu allocator
2232          */
2233         if (unlikely(!pfmemalloc_match(page, gfpflags))) {
2234                 deactivate_slab(s, page, c->freelist);
2235                 c->page = NULL;
2236                 c->freelist = NULL;
2237                 goto new_slab;
2238         }
2239
2240         /* must check again c->freelist in case of cpu migration or IRQ */
2241         freelist = c->freelist;
2242         if (freelist)
2243                 goto load_freelist;
2244
2245         stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
2246
2247         freelist = get_freelist(s, page);
2248
2249         if (!freelist) {
2250                 c->page = NULL;
2251                 stat(s, DEACTIVATE_BYPASS);
2252                 goto new_slab;
2253         }
2254
2255         stat(s, ALLOC_REFILL);
2256
2257 load_freelist:
2258         /*
2259          * freelist is pointing to the list of objects to be used.
2260          * page is pointing to the page from which the objects are obtained.
2261          * That page must be frozen for per cpu allocations to work.
2262          */
2263         VM_BUG_ON(!c->page->frozen);
2264         c->freelist = get_freepointer(s, freelist);
2265         c->tid = next_tid(c->tid);
2266         local_irq_restore(flags);
2267         return freelist;
2268
2269 new_slab:
2270
2271         if (c->partial) {
2272                 page = c->page = c->partial;
2273                 c->partial = page->next;
2274                 stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
2275                 c->freelist = NULL;
2276                 goto redo;
2277         }
2278
2279         freelist = new_slab_objects(s, gfpflags, node, &c);
2280
2281         if (unlikely(!freelist)) {
2282                 if (!(gfpflags & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
2283                         slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
2284
2285                 local_irq_restore(flags);
2286                 return NULL;
2287         }
2288
2289         page = c->page;
2290         if (likely(!kmem_cache_debug(s) && pfmemalloc_match(page, gfpflags)))
2291                 goto load_freelist;
2292
2293         /* Only entered in the debug case */
2294         if (kmem_cache_debug(s) && !alloc_debug_processing(s, page, freelist, addr))
2295                 goto new_slab;  /* Slab failed checks. Next slab needed */
2296
2297         deactivate_slab(s, page, get_freepointer(s, freelist));
2298         c->page = NULL;
2299         c->freelist = NULL;
2300         local_irq_restore(flags);
2301         return freelist;
2302 }
2303
2304 /*
2305  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
2306  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
2307  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
2308  *
2309  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
2310  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
2311  *
2312  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
2313  */
2314 static __always_inline void *slab_alloc_node(struct kmem_cache *s,
2315                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
2316 {
2317         void **object;
2318         struct kmem_cache_cpu *c;
2319         struct page *page;
2320         unsigned long tid;
2321
2322         if (slab_pre_alloc_hook(s, gfpflags))
2323                 return NULL;
2324
2325 redo:
2326
2327         /*
2328          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
2329          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
2330          * reading from one cpu area. That does not matter as long
2331          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
2332          */
2333         c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2334
2335         /*
2336          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
2337          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
2338          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
2339          * linked list in between.
2340          */
2341         tid = c->tid;
2342         barrier();
2343
2344         object = c->freelist;
2345         page = c->page;
2346         if (unlikely(!object || !node_match(page, node)))
2347                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
2348
2349         else {
2350                 void *next_object = get_freepointer_safe(s, object);
2351
2352                 /*
2353                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
2354                  * operation and if we are on the right processor.
2355                  *
2356                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock semantics!)
2357                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
2358                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
2359                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
2360                  *
2361                  * Since this is without lock semantics the protection is only against
2362                  * code executing on this cpu *not* from access by other cpus.
2363                  */
2364                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
2365                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2366                                 object, tid,
2367                                 next_object, next_tid(tid)))) {
2368
2369                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
2370                         goto redo;
2371                 }
2372                 prefetch_freepointer(s, next_object);
2373                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
2374         }
2375
2376         if (unlikely(gfpflags & __GFP_ZERO) && object)
2377                 memset(object, 0, s->object_size);
2378
2379         slab_post_alloc_hook(s, gfpflags, object);
2380
2381         return object;
2382 }
2383
2384 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
2385                 gfp_t gfpflags, unsigned long addr)
2386 {
2387         return slab_alloc_node(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, addr);
2388 }
2389
2390 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2391 {
2392         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_);
2393
2394         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->object_size, s->size, gfpflags);
2395
2396         return ret;
2397 }
2398 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
2399
2400 #ifdef CONFIG_TRACING
2401 void *kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, size_t size)
2402 {
2403         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, _RET_IP_);
2404         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, gfpflags);
2405         return ret;
2406 }
2407 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
2408
2409 void *kmalloc_order_trace(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
2410 {
2411         void *ret = kmalloc_order(size, flags, order);
2412         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, PAGE_SIZE << order, flags);
2413         return ret;
2414 }
2415 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order_trace);
2416 #endif
2417
2418 #ifdef CONFIG_NUMA
2419 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
2420 {
2421         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2422
2423         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
2424                                     s->object_size, s->size, gfpflags, node);
2425
2426         return ret;
2427 }
2428 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
2429
2430 #ifdef CONFIG_TRACING
2431 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *s,
2432                                     gfp_t gfpflags,
2433                                     int node, size_t size)
2434 {
2435         void *ret = slab_alloc_node(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2436
2437         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2438                            size, s->size, gfpflags, node);
2439         return ret;
2440 }
2441 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
2442 #endif
2443 #endif
2444
2445 /*
2446  * Slow patch handling. This may still be called frequently since objects
2447  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
2448  *
2449  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
2450  * lock and free the item. If there is no additional partial page
2451  * handling required then we can return immediately.
2452  */
2453 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2454                         void *x, unsigned long addr)
2455 {
2456         void *prior;
2457         void **object = (void *)x;
2458         int was_frozen;
2459         struct page new;
2460         unsigned long counters;
2461         struct kmem_cache_node *n = NULL;
2462         unsigned long uninitialized_var(flags);
2463
2464         stat(s, FREE_SLOWPATH);
2465
2466         if (kmem_cache_debug(s) &&
2467                 !(n = free_debug_processing(s, page, x, addr, &flags)))
2468                 return;
2469
2470         do {
2471                 if (unlikely(n)) {
2472                         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2473                         n = NULL;
2474                 }
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) {
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
2507         } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
2508                 prior, counters,
2509                 object, new.counters,
2510                 "__slab_free"));
2511
2512         if (likely(!n)) {
2513
2514                 /*
2515                  * If we just froze the page then put it onto the
2516                  * per cpu partial list.
2517                  */
2518                 if (new.frozen && !was_frozen) {
2519                         put_cpu_partial(s, page, 1);
2520                         stat(s, CPU_PARTIAL_FREE);
2521                 }
2522                 /*
2523                  * The list lock was not taken therefore no list
2524                  * activity can be necessary.
2525                  */
2526                 if (was_frozen)
2527                         stat(s, FREE_FROZEN);
2528                 return;
2529         }
2530
2531         if (unlikely(!new.inuse && n->nr_partial > s->min_partial))
2532                 goto slab_empty;
2533
2534         /*
2535          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
2536          * then add it.
2537          */
2538         if (kmem_cache_debug(s) && unlikely(!prior)) {
2539                 remove_full(s, page);
2540                 add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_TAIL);
2541                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2542         }
2543         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2544         return;
2545
2546 slab_empty:
2547         if (prior) {
2548                 /*
2549                  * Slab on the partial list.
2550                  */
2551                 remove_partial(n, page);
2552                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
2553         } else
2554                 /* Slab must be on the full list */
2555                 remove_full(s, page);
2556
2557         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2558         stat(s, FREE_SLAB);
2559         discard_slab(s, page);
2560 }
2561
2562 /*
2563  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
2564  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
2565  *
2566  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
2567  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
2568  * the item before.
2569  *
2570  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
2571  * with all sorts of special processing.
2572  */
2573 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s,
2574                         struct page *page, void *x, unsigned long addr)
2575 {
2576         void **object = (void *)x;
2577         struct kmem_cache_cpu *c;
2578         unsigned long tid;
2579
2580         slab_free_hook(s, x);
2581
2582 redo:
2583         /*
2584          * Determine the currently cpus per cpu slab.
2585          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
2586          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
2587          * during the cmpxchg then the free will succedd.
2588          */
2589         c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2590
2591         tid = c->tid;
2592         barrier();
2593
2594         if (likely(page == c->page)) {
2595                 set_freepointer(s, object, c->freelist);
2596
2597                 if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
2598                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2599                                 c->freelist, tid,
2600                                 object, next_tid(tid)))) {
2601
2602                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
2603                         goto redo;
2604                 }
2605                 stat(s, FREE_FASTPATH);
2606         } else
2607                 __slab_free(s, page, x, addr);
2608
2609 }
2610
2611 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
2612 {
2613         struct page *page;
2614
2615         page = virt_to_head_page(x);
2616
2617         if (kmem_cache_debug(s) && page->slab_cache != s) {
2618                 pr_err("kmem_cache_free: Wrong slab cache. %s but object"
2619                         " is from  %s\n", page->slab_cache->name, s->name);
2620                 WARN_ON_ONCE(1);
2621                 return;
2622         }
2623
2624         slab_free(s, page, x, _RET_IP_);
2625
2626         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
2627 }
2628 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
2629
2630 /*
2631  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
2632  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
2633  * get the required alignment by putting one properly sized object after
2634  * another.
2635  *
2636  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
2637  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
2638  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
2639  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
2640  * locking overhead.
2641  */
2642
2643 /*
2644  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
2645  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
2646  * and increases the number of allocations possible without having to
2647  * take the list_lock.
2648  */
2649 static int slub_min_order;
2650 static int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
2651 static int slub_min_objects;
2652
2653 /*
2654  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
2655  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
2656  */
2657 static int slub_nomerge;
2658
2659 /*
2660  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
2661  *
2662  * The order of allocation has significant impact on performance and other
2663  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
2664  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
2665  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
2666  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
2667  * would be wasted.
2668  *
2669  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
2670  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
2671  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
2672  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
2673  *
2674  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
2675  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
2676  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
2677  * of space in favor of a small page order.
2678  *
2679  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
2680  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
2681  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
2682  * the smallest order which will fit the object.
2683  */
2684 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
2685                                 int max_order, int fract_leftover, int reserved)
2686 {
2687         int order;
2688         int rem;
2689         int min_order = slub_min_order;
2690
2691         if (order_objects(min_order, size, reserved) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
2692                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
2693
2694         for (order = max(min_order,
2695                                 fls(min_objects * size - 1) - PAGE_SHIFT);
2696                         order <= max_order; order++) {
2697
2698                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
2699
2700                 if (slab_size < min_objects * size + reserved)
2701                         continue;
2702
2703                 rem = (slab_size - reserved) % size;
2704
2705                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
2706                         break;
2707
2708         }
2709
2710         return order;
2711 }
2712
2713 static inline int calculate_order(int size, int reserved)
2714 {
2715         int order;
2716         int min_objects;
2717         int fraction;
2718         int max_objects;
2719
2720         /*
2721          * Attempt to find best configuration for a slab. This
2722          * works by first attempting to generate a layout with
2723          * the best configuration and backing off gradually.
2724          *
2725          * First we reduce the acceptable waste in a slab. Then
2726          * we reduce the minimum objects required in a slab.
2727          */
2728         min_objects = slub_min_objects;
2729         if (!min_objects)
2730                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
2731         max_objects = order_objects(slub_max_order, size, reserved);
2732         min_objects = min(min_objects, max_objects);
2733
2734         while (min_objects > 1) {
2735                 fraction = 16;
2736                 while (fraction >= 4) {
2737                         order = slab_order(size, min_objects,
2738                                         slub_max_order, fraction, reserved);
2739                         if (order <= slub_max_order)
2740                                 return order;
2741                         fraction /= 2;
2742                 }
2743                 min_objects--;
2744         }
2745
2746         /*
2747          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
2748          * lets see if we can place a single object there.
2749          */
2750         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1, reserved);
2751         if (order <= slub_max_order)
2752                 return order;
2753
2754         /*
2755          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
2756          */
2757         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1, reserved);
2758         if (order < MAX_ORDER)
2759                 return order;
2760         return -ENOSYS;
2761 }
2762
2763 /*
2764  * Figure out what the alignment of the objects will be.
2765  */
2766 static unsigned long calculate_alignment(unsigned long flags,
2767                 unsigned long align, unsigned long size)
2768 {
2769         /*
2770          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
2771          * suggestion if the object is sufficiently large.
2772          *
2773          * The hardware cache alignment cannot override the specified
2774          * alignment though. If that is greater then use it.
2775          */
2776         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2777                 unsigned long ralign = cache_line_size();
2778                 while (size <= ralign / 2)
2779                         ralign /= 2;
2780                 align = max(align, ralign);
2781         }
2782
2783         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
2784                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2785
2786         return ALIGN(align, sizeof(void *));
2787 }
2788
2789 static void
2790 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n)
2791 {
2792         n->nr_partial = 0;
2793         spin_lock_init(&n->list_lock);
2794         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
2795 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2796         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
2797         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
2798         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
2799 #endif
2800 }
2801
2802 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2803 {
2804         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
2805                         SLUB_PAGE_SHIFT * sizeof(struct kmem_cache_cpu));
2806
2807         /*
2808          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg
2809          * instructions to work; see __pcpu_double_call_return_bool().
2810          */
2811         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu),
2812                                      2 * sizeof(void *));
2813
2814         if (!s->cpu_slab)
2815                 return 0;
2816
2817         init_kmem_cache_cpus(s);
2818
2819         return 1;
2820 }
2821
2822 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
2823
2824 /*
2825  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
2826  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
2827  * possible.
2828  *
2829  * Note that this function only works on the kmalloc_node_cache
2830  * when allocating for the kmalloc_node_cache. This is used for bootstrapping
2831  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
2832  */
2833 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
2834 {
2835         struct page *page;
2836         struct kmem_cache_node *n;
2837
2838         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
2839
2840         page = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
2841
2842         BUG_ON(!page);
2843         if (page_to_nid(page) != node) {
2844                 printk(KERN_ERR "SLUB: Unable to allocate memory from "
2845                                 "node %d\n", node);
2846                 printk(KERN_ERR "SLUB: Allocating a useless per node structure "
2847                                 "in order to be able to continue\n");
2848         }
2849
2850         n = page->freelist;
2851         BUG_ON(!n);
2852         page->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
2853         page->inuse = 1;
2854         page->frozen = 0;
2855         kmem_cache_node->node[node] = n;
2856 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2857         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
2858         init_tracking(kmem_cache_node, n);
2859 #endif
2860         init_kmem_cache_node(n);
2861         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, page->objects);
2862
2863         add_partial(n, page, DEACTIVATE_TO_HEAD);
2864 }
2865
2866 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2867 {
2868         int node;
2869
2870         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2871                 struct kmem_cache_node *n = s->node[node];
2872
2873                 if (n)
2874                         kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
2875
2876                 s->node[node] = NULL;
2877         }
2878 }
2879
2880 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2881 {
2882         int node;
2883
2884         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2885                 struct kmem_cache_node *n;
2886
2887                 if (slab_state == DOWN) {
2888                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
2889                         continue;
2890                 }
2891                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
2892                                                 GFP_KERNEL, node);
2893
2894                 if (!n) {
2895                         free_kmem_cache_nodes(s);
2896                         return 0;
2897                 }
2898
2899                 s->node[node] = n;
2900                 init_kmem_cache_node(n);
2901         }
2902         return 1;
2903 }
2904
2905 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
2906 {
2907         if (min < MIN_PARTIAL)
2908                 min = MIN_PARTIAL;
2909         else if (min > MAX_PARTIAL)
2910                 min = MAX_PARTIAL;
2911         s->min_partial = min;
2912 }
2913
2914 /*
2915  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
2916  * a slab object.
2917  */
2918 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
2919 {
2920         unsigned long flags = s->flags;
2921         unsigned long size = s->object_size;
2922         unsigned long align = s->align;
2923         int order;
2924
2925         /*
2926          * Round up object size to the next word boundary. We can only
2927          * place the free pointer at word boundaries and this determines
2928          * the possible location of the free pointer.
2929          */
2930         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
2931
2932 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2933         /*
2934          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
2935          * the slab may touch the object after free or before allocation
2936          * then we should never poison the object itself.
2937          */
2938         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) &&
2939                         !s->ctor)
2940                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
2941         else
2942                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
2943
2944
2945         /*
2946          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
2947          * end of the object and the free pointer. If not then add an
2948          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
2949          */
2950         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->object_size)
2951                 size += sizeof(void *);
2952 #endif
2953
2954         /*
2955          * With that we have determined the number of bytes in actual use
2956          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
2957          */
2958         s->inuse = size;
2959
2960         if (((flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
2961                 s->ctor)) {
2962                 /*
2963                  * Relocate free pointer after the object if it is not
2964                  * permitted to overwrite the first word of the object on
2965                  * kmem_cache_free.
2966                  *
2967                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
2968                  * destructor or are poisoning the objects.
2969                  */
2970                 s->offset = size;
2971                 size += sizeof(void *);
2972         }
2973
2974 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2975         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2976                 /*
2977                  * Need to store information about allocs and frees after
2978                  * the object.
2979                  */
2980                 size += 2 * sizeof(struct track);
2981
2982         if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2983                 /*
2984                  * Add some empty padding so that we can catch
2985                  * overwrites from earlier objects rather than let
2986                  * tracking information or the free pointer be
2987                  * corrupted if a user writes before the start
2988                  * of the object.
2989                  */
2990                 size += sizeof(void *);
2991 #endif
2992
2993         /*
2994          * Determine the alignment based on various parameters that the
2995          * user specified and the dynamic determination of cache line size
2996          * on bootup.
2997          */
2998         align = calculate_alignment(flags, align, s->object_size);
2999         s->align = align;
3000
3001         /*
3002          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
3003          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
3004          * each object to conform to the alignment.
3005          */
3006         size = ALIGN(size, align);
3007         s->size = size;
3008         if (forced_order >= 0)
3009                 order = forced_order;
3010         else
3011                 order = calculate_order(size, s->reserved);
3012
3013         if (order < 0)
3014                 return 0;
3015
3016         s->allocflags = 0;
3017         if (order)
3018                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
3019
3020         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
3021                 s->allocflags |= SLUB_DMA;
3022
3023         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
3024                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
3025
3026         /*
3027          * Determine the number of objects per slab
3028          */
3029         s->oo = oo_make(order, size, s->reserved);
3030         s->min = oo_make(get_order(size), size, s->reserved);
3031         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
3032                 s->max = s->oo;
3033
3034         return !!oo_objects(s->oo);
3035
3036 }
3037
3038 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, unsigned long flags)
3039 {
3040         s->flags = kmem_cache_flags(s->size, flags, s->name, s->ctor);
3041         s->reserved = 0;
3042
3043         if (need_reserve_slab_rcu && (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
3044                 s->reserved = sizeof(struct rcu_head);
3045
3046         if (!calculate_sizes(s, -1))
3047                 goto error;
3048         if (disable_higher_order_debug) {
3049                 /*
3050                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
3051                  * order increased.
3052                  */
3053                 if (get_order(s->size) > get_order(s->object_size)) {
3054                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
3055                         s->offset = 0;
3056                         if (!calculate_sizes(s, -1))
3057                                 goto error;
3058                 }
3059         }
3060
3061 #if defined(CONFIG_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE) && \
3062     defined(CONFIG_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE)
3063         if (system_has_cmpxchg_double() && (s->flags & SLAB_DEBUG_FLAGS) == 0)
3064                 /* Enable fast mode */
3065                 s->flags |= __CMPXCHG_DOUBLE;
3066 #endif
3067
3068         /*
3069          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
3070          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
3071          */
3072         set_min_partial(s, ilog2(s->size) / 2);
3073
3074         /*
3075          * cpu_partial determined the maximum number of objects kept in the
3076          * per cpu partial lists of a processor.
3077          *
3078          * Per cpu partial lists mainly contain slabs that just have one
3079          * object freed. If they are used for allocation then they can be
3080          * filled up again with minimal effort. The slab will never hit the
3081          * per node partial lists and therefore no locking will be required.
3082          *
3083          * This setting also determines
3084          *
3085          * A) The number of objects from per cpu partial slabs dumped to the
3086          *    per node list when we reach the limit.
3087          * B) The number of objects in cpu partial slabs to extract from the
3088          *    per node list when we run out of per cpu objects. We only fetch 50%
3089          *    to keep some capacity around for frees.
3090          */
3091         if (kmem_cache_debug(s))
3092                 s->cpu_partial = 0;
3093         else if (s->size >= PAGE_SIZE)
3094                 s->cpu_partial = 2;
3095         else if (s->size >= 1024)
3096                 s->cpu_partial = 6;
3097         else if (s->size >= 256)
3098                 s->cpu_partial = 13;
3099         else
3100                 s->cpu_partial = 30;
3101
3102 #ifdef CONFIG_NUMA
3103         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
3104 #endif
3105         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
3106                 goto error;
3107
3108         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
3109                 return 0;
3110
3111         free_kmem_cache_nodes(s);
3112 error:
3113         if (flags & SLAB_PANIC)
3114                 panic("Cannot create slab %s size=%lu realsize=%u "
3115                         "order=%u offset=%u flags=%lx\n",
3116                         s->name, (unsigned long)s->size, s->size, oo_order(s->oo),
3117                         s->offset, flags);
3118         return -EINVAL;
3119 }
3120
3121 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3122                                                         const char *text)
3123 {
3124 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3125         void *addr = page_address(page);
3126         void *p;
3127         unsigned long *map = kzalloc(BITS_TO_LONGS(page->objects) *
3128                                      sizeof(long), GFP_ATOMIC);
3129         if (!map)
3130                 return;
3131         slab_err(s, page, text, s->name);
3132         slab_lock(page);
3133
3134         get_map(s, page, map);
3135         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
3136
3137                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map)) {
3138                         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu\n",
3139                                                         p, p - addr);
3140                         print_tracking(s, p);
3141                 }
3142         }
3143         slab_unlock(page);
3144         kfree(map);
3145 #endif
3146 }
3147
3148 /*
3149  * Attempt to free all partial slabs on a node.
3150  * This is called from kmem_cache_close(). We must be the last thread
3151  * using the cache and therefore we do not need to lock anymore.
3152  */
3153 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
3154 {
3155         struct page *page, *h;
3156
3157         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, lru) {
3158                 if (!page->inuse) {
3159                         remove_partial(n, page);
3160                         discard_slab(s, page);
3161                 } else {
3162                         list_slab_objects(s, page,
3163                         "Objects remaining in %s on kmem_cache_close()");
3164                 }
3165         }
3166 }
3167
3168 /*
3169  * Release all resources used by a slab cache.
3170  */
3171 static inline int kmem_cache_close(struct kmem_cache *s)
3172 {
3173         int node;
3174
3175         flush_all(s);
3176         /* Attempt to free all objects */
3177         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3178                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3179
3180                 free_partial(s, n);
3181                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
3182                         return 1;
3183         }
3184         free_percpu(s->cpu_slab);
3185         free_kmem_cache_nodes(s);
3186         return 0;
3187 }
3188
3189 int __kmem_cache_shutdown(struct kmem_cache *s)
3190 {
3191         int rc = kmem_cache_close(s);
3192
3193         if (!rc)
3194                 sysfs_slab_remove(s);
3195
3196         return rc;
3197 }
3198
3199 /********************************************************************
3200  *              Kmalloc subsystem
3201  *******************************************************************/
3202
3203 struct kmem_cache *kmalloc_caches[SLUB_PAGE_SHIFT];
3204 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
3205
3206 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
3207 static struct kmem_cache *kmalloc_dma_caches[SLUB_PAGE_SHIFT];
3208 #endif
3209
3210 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
3211 {
3212         get_option(&str, &slub_min_order);
3213
3214         return 1;
3215 }
3216
3217 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
3218
3219 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
3220 {
3221         get_option(&str, &slub_max_order);
3222         slub_max_order = min(slub_max_order, MAX_ORDER - 1);
3223
3224         return 1;
3225 }
3226
3227 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
3228
3229 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
3230 {
3231         get_option(&str, &slub_min_objects);
3232
3233         return 1;
3234 }
3235
3236 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
3237
3238 static int __init setup_slub_nomerge(char *str)
3239 {
3240         slub_nomerge = 1;
3241         return 1;
3242 }
3243
3244 __setup("slub_nomerge", setup_slub_nomerge);
3245
3246 static struct kmem_cache *__init create_kmalloc_cache(const char *name,
3247                                                 int size, unsigned int flags)
3248 {
3249         struct kmem_cache *s;
3250
3251         s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
3252
3253         s->name = name;
3254         s->size = s->object_size = size;
3255         s->align = ARCH_KMALLOC_MINALIGN;
3256
3257         /*
3258          * This function is called with IRQs disabled during early-boot on
3259          * single CPU so there's no need to take slab_mutex here.
3260          */
3261         if (kmem_cache_open(s, flags))
3262                 goto panic;
3263
3264         list_add(&s->list, &slab_caches);
3265         return s;
3266
3267 panic:
3268         panic("Creation of kmalloc slab %s size=%d failed.\n", name, size);
3269         return NULL;
3270 }
3271
3272 /*
3273  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
3274  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
3275  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
3276  * fls.
3277  */
3278 static s8 size_index[24] = {
3279         3,      /* 8 */
3280         4,      /* 16 */
3281         5,      /* 24 */
3282         5,      /* 32 */
3283         6,      /* 40 */
3284         6,      /* 48 */
3285         6,      /* 56 */
3286         6,      /* 64 */
3287         1,      /* 72 */
3288         1,      /* 80 */
3289         1,      /* 88 */
3290         1,      /* 96 */
3291         7,      /* 104 */
3292         7,      /* 112 */
3293         7,      /* 120 */
3294         7,      /* 128 */
3295         2,      /* 136 */
3296         2,      /* 144 */
3297         2,      /* 152 */
3298         2,      /* 160 */
3299         2,      /* 168 */
3300         2,      /* 176 */
3301         2,      /* 184 */
3302         2       /* 192 */
3303 };
3304
3305 static inline int size_index_elem(size_t bytes)
3306 {
3307         return (bytes - 1) / 8;
3308 }
3309
3310 static struct kmem_cache *get_slab(size_t size, gfp_t flags)
3311 {
3312         int index;
3313
3314         if (size <= 192) {
3315                 if (!size)
3316                         return ZERO_SIZE_PTR;
3317
3318                 index = size_index[size_index_elem(size)];
3319         } else
3320                 index = fls(size - 1);
3321
3322 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
3323         if (unlikely((flags & SLUB_DMA)))
3324                 return kmalloc_dma_caches[index];
3325
3326 #endif
3327         return kmalloc_caches[index];
3328 }
3329
3330 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3331 {
3332         struct kmem_cache *s;
3333         void *ret;
3334
3335         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
3336                 return kmalloc_large(size, flags);
3337
3338         s = get_slab(size, flags);
3339
3340         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3341                 return s;
3342
3343         ret = slab_alloc(s, flags, _RET_IP_);
3344
3345         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
3346
3347         return ret;
3348 }
3349 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3350
3351 #ifdef CONFIG_NUMA
3352 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3353 {
3354         struct page *page;
3355         void *ptr = NULL;
3356
3357         flags |= __GFP_COMP | __GFP_NOTRACK;
3358         page = alloc_pages_node(node, flags, get_order(size));
3359         if (page)
3360                 ptr = page_address(page);
3361
3362         kmemleak_alloc(ptr, size, 1, flags);
3363         return ptr;
3364 }
3365
3366 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3367 {
3368         struct kmem_cache *s;
3369         void *ret;
3370
3371         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE)) {
3372                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
3373
3374                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3375                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
3376                                    flags, node);
3377
3378                 return ret;
3379         }
3380
3381         s = get_slab(size, flags);
3382
3383         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3384                 return s;
3385
3386         ret = slab_alloc_node(s, flags, node, _RET_IP_);
3387
3388         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
3389
3390         return ret;
3391 }
3392 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3393 #endif
3394
3395 size_t ksize(const void *object)
3396 {
3397         struct page *page;
3398
3399         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
3400                 return 0;
3401
3402         page = virt_to_head_page(object);
3403
3404         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3405                 WARN_ON(!PageCompound(page));
3406                 return PAGE_SIZE << compound_order(page);
3407         }
3408
3409         return slab_ksize(page->slab_cache);
3410 }
3411 EXPORT_SYMBOL(ksize);
3412
3413 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3414 bool verify_mem_not_deleted(const void *x)
3415 {
3416         struct page *page;
3417         void *object = (void *)x;
3418         unsigned long flags;
3419         bool rv;
3420
3421         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
3422                 return false;
3423
3424         local_irq_save(flags);
3425
3426         page = virt_to_head_page(x);
3427         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3428                 /* maybe it was from stack? */
3429                 rv = true;
3430                 goto out_unlock;
3431         }
3432
3433         slab_lock(page);
3434         if (on_freelist(page->slab_cache, page, object)) {
3435                 object_err(page->slab_cache, page, object, "Object is on free-list");
3436                 rv = false;
3437         } else {
3438                 rv = true;
3439         }
3440         slab_unlock(page);
3441
3442 out_unlock:
3443         local_irq_restore(flags);
3444         return rv;
3445 }
3446 EXPORT_SYMBOL(verify_mem_not_deleted);
3447 #endif
3448
3449 void kfree(const void *x)
3450 {
3451         struct page *page;
3452         void *object = (void *)x;
3453
3454         trace_kfree(_RET_IP_, x);
3455
3456         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
3457                 return;
3458
3459         page = virt_to_head_page(x);
3460         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3461                 BUG_ON(!PageCompound(page));
3462                 kmemleak_free(x);
3463                 __free_pages(page, compound_order(page));
3464                 return;
3465         }
3466         slab_free(page->slab_cache, page, object, _RET_IP_);
3467 }
3468 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3469
3470 /*
3471  * kmem_cache_shrink removes empty slabs from the partial lists and sorts
3472  * the remaining slabs by the number of items in use. The slabs with the
3473  * most items in use come first. New allocations will then fill those up
3474  * and thus they can be removed from the partial lists.
3475  *
3476  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
3477  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
3478  * are freed in them.
3479  */
3480 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
3481 {
3482         int node;
3483         int i;
3484         struct kmem_cache_node *n;
3485         struct page *page;
3486         struct page *t;
3487         int objects = oo_objects(s->max);
3488         struct list_head *slabs_by_inuse =
3489                 kmalloc(sizeof(struct list_head) * objects, GFP_KERNEL);
3490         unsigned long flags;
3491
3492         if (!slabs_by_inuse)
3493                 return -ENOMEM;
3494
3495         flush_all(s);
3496         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3497                 n = get_node(s, node);
3498
3499                 if (!n->nr_partial)
3500                         continue;
3501
3502                 for (i = 0; i < objects; i++)
3503                         INIT_LIST_HEAD(slabs_by_inuse + i);
3504
3505                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3506
3507                 /*
3508                  * Build lists indexed by the items in use in each slab.
3509                  *
3510                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
3511                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
3512                  */
3513                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, lru) {
3514                         list_move(&page->lru, slabs_by_inuse + page->inuse);
3515                         if (!page->inuse)
3516                                 n->nr_partial--;
3517                 }
3518
3519                 /*
3520                  * Rebuild the partial list with the slabs filled up most
3521                  * first and the least used slabs at the end.
3522                  */
3523                 for (i = objects - 1; i > 0; i--)
3524                         list_splice(slabs_by_inuse + i, n->partial.prev);
3525
3526                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3527
3528                 /* Release empty slabs */
3529                 list_for_each_entry_safe(page, t, slabs_by_inuse, lru)
3530                         discard_slab(s, page);
3531         }
3532
3533         kfree(slabs_by_inuse);
3534         return 0;
3535 }
3536 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
3537
3538 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
3539 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
3540 {
3541         struct kmem_cache *s;
3542
3543         mutex_lock(&slab_mutex);
3544         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
3545                 kmem_cache_shrink(s);
3546         mutex_unlock(&slab_mutex);
3547
3548         return 0;
3549 }
3550
3551 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
3552 {
3553         struct kmem_cache_node *n;
3554         struct kmem_cache *s;
3555         struct memory_notify *marg = arg;
3556         int offline_node;
3557
3558         offline_node = marg->status_change_nid;
3559
3560         /*
3561          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
3562          * for it yet.
3563          */
3564         if (offline_node < 0)
3565                 return;
3566
3567         mutex_lock(&slab_mutex);
3568         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3569                 n = get_node(s, offline_node);
3570                 if (n) {
3571                         /*
3572                          * if n->nr_slabs > 0, slabs still exist on the node
3573                          * that is going down. We were unable to free them,
3574                          * and offline_pages() function shouldn't call this
3575                          * callback. So, we must fail.
3576                          */
3577                         BUG_ON(slabs_node(s, offline_node));
3578
3579                         s->node[offline_node] = NULL;
3580                         kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
3581                 }
3582         }
3583         mutex_unlock(&slab_mutex);
3584 }
3585
3586 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
3587 {
3588         struct kmem_cache_node *n;
3589         struct kmem_cache *s;
3590         struct memory_notify *marg = arg;
3591         int nid = marg->status_change_nid;
3592         int ret = 0;
3593
3594         /*
3595          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
3596          * already created. Nothing to do.
3597          */