Merge branch 'slab/next' into for-linus
[linux-2.6.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 and only
6  * uses a centralized lock to manage a pool of partial slabs.
7  *
8  * (C) 2007 SGI, Christoph Lameter
9  */
10
11 #include <linux/mm.h>
12 #include <linux/swap.h> /* struct reclaim_state */
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/bit_spinlock.h>
15 #include <linux/interrupt.h>
16 #include <linux/bitops.h>
17 #include <linux/slab.h>
18 #include <linux/proc_fs.h>
19 #include <linux/seq_file.h>
20 #include <linux/kmemcheck.h>
21 #include <linux/cpu.h>
22 #include <linux/cpuset.h>
23 #include <linux/mempolicy.h>
24 #include <linux/ctype.h>
25 #include <linux/debugobjects.h>
26 #include <linux/kallsyms.h>
27 #include <linux/memory.h>
28 #include <linux/math64.h>
29 #include <linux/fault-inject.h>
30
31 #include <trace/events/kmem.h>
32
33 /*
34  * Lock order:
35  *   1. slab_lock(page)
36  *   2. slab->list_lock
37  *
38  *   The slab_lock protects operations on the object of a particular
39  *   slab and its metadata in the page struct. If the slab lock
40  *   has been taken then no allocations nor frees can be performed
41  *   on the objects in the slab nor can the slab be added or removed
42  *   from the partial or full lists since this would mean modifying
43  *   the page_struct of the slab.
44  *
45  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
46  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
47  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
48  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
49  *   modified without taking the list lock).
50  *
51  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
52  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
53  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
54  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
55  *   the list lock.
56  *
57  *   The lock order is sometimes inverted when we are trying to get a slab
58  *   off a list. We take the list_lock and then look for a page on the list
59  *   to use. While we do that objects in the slabs may be freed. We can
60  *   only operate on the slab if we have also taken the slab_lock. So we use
61  *   a slab_trylock() on the slab. If trylock was successful then no frees
62  *   can occur anymore and we can use the slab for allocations etc. If the
63  *   slab_trylock() does not succeed then frees are in progress in the slab and
64  *   we must stay away from it for a while since we may cause a bouncing
65  *   cacheline if we try to acquire the lock. So go onto the next slab.
66  *   If all pages are busy then we may allocate a new slab instead of reusing
67  *   a partial slab. A new slab has no one operating on it and thus there is
68  *   no danger of cacheline contention.
69  *
70  *   Interrupts are disabled during allocation and deallocation in order to
71  *   make the slab allocator safe to use in the context of an irq. In addition
72  *   interrupts are disabled to ensure that the processor does not change
73  *   while handling per_cpu slabs, due to kernel preemption.
74  *
75  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
76  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
77  *
78  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
79  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
80  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
81  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
82  * cannot scan all objects.
83  *
84  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
85  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
86  * fast frees and allocs.
87  *
88  * Overloading of page flags that are otherwise used for LRU management.
89  *
90  * PageActive           The slab is frozen and exempt from list processing.
91  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
92  *                      such as satisfying allocations for a specific
93  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
94  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
95  *                      list operations. It is up to the processor holding
96  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
97  *                      when the slab is no longer needed.
98  *
99  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
100  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
101  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
102  *                      freelist that allows lockless access to
103  *                      free objects in addition to the regular freelist
104  *                      that requires the slab lock.
105  *
106  * PageError            Slab requires special handling due to debug
107  *                      options set. This moves slab handling out of
108  *                      the fast path and disables lockless freelists.
109  */
110
111 #define SLAB_DEBUG_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
112                 SLAB_TRACE | SLAB_DEBUG_FREE)
113
114 static inline int kmem_cache_debug(struct kmem_cache *s)
115 {
116 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
117         return unlikely(s->flags & SLAB_DEBUG_FLAGS);
118 #else
119         return 0;
120 #endif
121 }
122
123 /*
124  * Issues still to be resolved:
125  *
126  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
127  *
128  * - Variable sizing of the per node arrays
129  */
130
131 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
132 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
133
134 /*
135  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
136  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
137  */
138 #define MIN_PARTIAL 5
139
140 /*
141  * Maximum number of desirable partial slabs.
142  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
143  * sort the partial list by the number of objects in the.
144  */
145 #define MAX_PARTIAL 10
146
147 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | \
148                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
149
150 /*
151  * Debugging flags that require metadata to be stored in the slab.  These get
152  * disabled when slub_debug=O is used and a cache's min order increases with
153  * metadata.
154  */
155 #define DEBUG_METADATA_FLAGS (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
156
157 /*
158  * Set of flags that will prevent slab merging
159  */
160 #define SLUB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
161                 SLAB_TRACE | SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_NOLEAKTRACE | \
162                 SLAB_FAILSLAB)
163
164 #define SLUB_MERGE_SAME (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | \
165                 SLAB_CACHE_DMA | SLAB_NOTRACK)
166
167 #define OO_SHIFT        16
168 #define OO_MASK         ((1 << OO_SHIFT) - 1)
169 #define MAX_OBJS_PER_PAGE       65535 /* since page.objects is u16 */
170
171 /* Internal SLUB flags */
172 #define __OBJECT_POISON         0x80000000UL /* Poison object */
173
174 static int kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
175
176 #ifdef CONFIG_SMP
177 static struct notifier_block slab_notifier;
178 #endif
179
180 static enum {
181         DOWN,           /* No slab functionality available */
182         PARTIAL,        /* Kmem_cache_node works */
183         UP,             /* Everything works but does not show up in sysfs */
184         SYSFS           /* Sysfs up */
185 } slab_state = DOWN;
186
187 /* A list of all slab caches on the system */
188 static DECLARE_RWSEM(slub_lock);
189 static LIST_HEAD(slab_caches);
190
191 /*
192  * Tracking user of a slab.
193  */
194 struct track {
195         unsigned long addr;     /* Called from address */
196         int cpu;                /* Was running on cpu */
197         int pid;                /* Pid context */
198         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
199 };
200
201 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
202
203 #ifdef CONFIG_SYSFS
204 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
205 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
206 static void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *);
207
208 #else
209 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
210 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
211                                                         { return 0; }
212 static inline void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s)
213 {
214         kfree(s->name);
215         kfree(s);
216 }
217
218 #endif
219
220 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
221 {
222 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
223         __this_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
224 #endif
225 }
226
227 /********************************************************************
228  *                      Core slab cache functions
229  *******************************************************************/
230
231 int slab_is_available(void)
232 {
233         return slab_state >= UP;
234 }
235
236 static inline struct kmem_cache_node *get_node(struct kmem_cache *s, int node)
237 {
238         return s->node[node];
239 }
240
241 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
242 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
243                                 struct page *page, const void *object)
244 {
245         void *base;
246
247         if (!object)
248                 return 1;
249
250         base = page_address(page);
251         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
252                 (object - base) % s->size) {
253                 return 0;
254         }
255
256         return 1;
257 }
258
259 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
260 {
261         return *(void **)(object + s->offset);
262 }
263
264 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
265 {
266         void *p;
267
268 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
269         probe_kernel_read(&p, (void **)(object + s->offset), sizeof(p));
270 #else
271         p = get_freepointer(s, object);
272 #endif
273         return p;
274 }
275
276 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
277 {
278         *(void **)(object + s->offset) = fp;
279 }
280
281 /* Loop over all objects in a slab */
282 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
283         for (__p = (__addr); __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size;\
284                         __p += (__s)->size)
285
286 /* Determine object index from a given position */
287 static inline int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
288 {
289         return (p - addr) / s->size;
290 }
291
292 static inline size_t slab_ksize(const struct kmem_cache *s)
293 {
294 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
295         /*
296          * Debugging requires use of the padding between object
297          * and whatever may come after it.
298          */
299         if (s->flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON))
300                 return s->objsize;
301
302 #endif
303         /*
304          * If we have the need to store the freelist pointer
305          * back there or track user information then we can
306          * only use the space before that information.
307          */
308         if (s->flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_STORE_USER))
309                 return s->inuse;
310         /*
311          * Else we can use all the padding etc for the allocation
312          */
313         return s->size;
314 }
315
316 static inline int order_objects(int order, unsigned long size, int reserved)
317 {
318         return ((PAGE_SIZE << order) - reserved) / size;
319 }
320
321 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(int order,
322                 unsigned long size, int reserved)
323 {
324         struct kmem_cache_order_objects x = {
325                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size, reserved)
326         };
327
328         return x;
329 }
330
331 static inline int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
332 {
333         return x.x >> OO_SHIFT;
334 }
335
336 static inline int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
337 {
338         return x.x & OO_MASK;
339 }
340
341 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
342 /*
343  * Determine a map of object in use on a page.
344  *
345  * Slab lock or node listlock must be held to guarantee that the page does
346  * not vanish from under us.
347  */
348 static void get_map(struct kmem_cache *s, struct page *page, unsigned long *map)
349 {
350         void *p;
351         void *addr = page_address(page);
352
353         for (p = page->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
354                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
355 }
356
357 /*
358  * Debug settings:
359  */
360 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
361 static int slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
362 #else
363 static int slub_debug;
364 #endif
365
366 static char *slub_debug_slabs;
367 static int disable_higher_order_debug;
368
369 /*
370  * Object debugging
371  */
372 static void print_section(char *text, u8 *addr, unsigned int length)
373 {
374         int i, offset;
375         int newline = 1;
376         char ascii[17];
377
378         ascii[16] = 0;
379
380         for (i = 0; i < length; i++) {
381                 if (newline) {
382                         printk(KERN_ERR "%8s 0x%p: ", text, addr + i);
383                         newline = 0;
384                 }
385                 printk(KERN_CONT " %02x", addr[i]);
386                 offset = i % 16;
387                 ascii[offset] = isgraph(addr[i]) ? addr[i] : '.';
388                 if (offset == 15) {
389                         printk(KERN_CONT " %s\n", ascii);
390                         newline = 1;
391                 }
392         }
393         if (!newline) {
394                 i %= 16;
395                 while (i < 16) {
396                         printk(KERN_CONT "   ");
397                         ascii[i] = ' ';
398                         i++;
399                 }
400                 printk(KERN_CONT " %s\n", ascii);
401         }
402 }
403
404 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
405         enum track_item alloc)
406 {
407         struct track *p;
408
409         if (s->offset)
410                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
411         else
412                 p = object + s->inuse;
413
414         return p + alloc;
415 }
416
417 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
418                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
419 {
420         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
421
422         if (addr) {
423                 p->addr = addr;
424                 p->cpu = smp_processor_id();
425                 p->pid = current->pid;
426                 p->when = jiffies;
427         } else
428                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
429 }
430
431 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
432 {
433         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
434                 return;
435
436         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
437         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
438 }
439
440 static void print_track(const char *s, struct track *t)
441 {
442         if (!t->addr)
443                 return;
444
445         printk(KERN_ERR "INFO: %s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
446                 s, (void *)t->addr, jiffies - t->when, t->cpu, t->pid);
447 }
448
449 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
450 {
451         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
452                 return;
453
454         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC));
455         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE));
456 }
457
458 static void print_page_info(struct page *page)
459 {
460         printk(KERN_ERR "INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
461                 page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
462
463 }
464
465 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
466 {
467         va_list args;
468         char buf[100];
469
470         va_start(args, fmt);
471         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
472         va_end(args);
473         printk(KERN_ERR "========================================"
474                         "=====================================\n");
475         printk(KERN_ERR "BUG %s: %s\n", s->name, buf);
476         printk(KERN_ERR "----------------------------------------"
477                         "-------------------------------------\n\n");
478 }
479
480 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
481 {
482         va_list args;
483         char buf[100];
484
485         va_start(args, fmt);
486         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
487         va_end(args);
488         printk(KERN_ERR "FIX %s: %s\n", s->name, buf);
489 }
490
491 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
492 {
493         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
494         u8 *addr = page_address(page);
495
496         print_tracking(s, p);
497
498         print_page_info(page);
499
500         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
501                         p, p - addr, get_freepointer(s, p));
502
503         if (p > addr + 16)
504                 print_section("Bytes b4", p - 16, 16);
505
506         print_section("Object", p, min_t(unsigned long, s->objsize, PAGE_SIZE));
507
508         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
509                 print_section("Redzone", p + s->objsize,
510                         s->inuse - s->objsize);
511
512         if (s->offset)
513                 off = s->offset + sizeof(void *);
514         else
515                 off = s->inuse;
516
517         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
518                 off += 2 * sizeof(struct track);
519
520         if (off != s->size)
521                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
522                 print_section("Padding", p + off, s->size - off);
523
524         dump_stack();
525 }
526
527 static void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
528                         u8 *object, char *reason)
529 {
530         slab_bug(s, "%s", reason);
531         print_trailer(s, page, object);
532 }
533
534 static void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page, char *fmt, ...)
535 {
536         va_list args;
537         char buf[100];
538
539         va_start(args, fmt);
540         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
541         va_end(args);
542         slab_bug(s, "%s", buf);
543         print_page_info(page);
544         dump_stack();
545 }
546
547 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
548 {
549         u8 *p = object;
550
551         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
552                 memset(p, POISON_FREE, s->objsize - 1);
553                 p[s->objsize - 1] = POISON_END;
554         }
555
556         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
557                 memset(p + s->objsize, val, s->inuse - s->objsize);
558 }
559
560 static u8 *check_bytes(u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
561 {
562         while (bytes) {
563                 if (*start != (u8)value)
564                         return start;
565                 start++;
566                 bytes--;
567         }
568         return NULL;
569 }
570
571 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
572                                                 void *from, void *to)
573 {
574         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
575         memset(from, data, to - from);
576 }
577
578 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
579                         u8 *object, char *what,
580                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
581 {
582         u8 *fault;
583         u8 *end;
584
585         fault = check_bytes(start, value, bytes);
586         if (!fault)
587                 return 1;
588
589         end = start + bytes;
590         while (end > fault && end[-1] == value)
591                 end--;
592
593         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
594         printk(KERN_ERR "INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
595                                         fault, end - 1, fault[0], value);
596         print_trailer(s, page, object);
597
598         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
599         return 0;
600 }
601
602 /*
603  * Object layout:
604  *
605  * object address
606  *      Bytes of the object to be managed.
607  *      If the freepointer may overlay the object then the free
608  *      pointer is the first word of the object.
609  *
610  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
611  *      0xa5 (POISON_END)
612  *
613  * object + s->objsize
614  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
615  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
616  *      objsize == inuse.
617  *
618  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
619  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
620  *
621  * object + s->inuse
622  *      Meta data starts here.
623  *
624  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
625  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
626  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
627  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
628  *              before the word boundary.
629  *
630  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
631  *
632  * object + s->size
633  *      Nothing is used beyond s->size.
634  *
635  * If slabcaches are merged then the objsize and inuse boundaries are mostly
636  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
637  * may be used with merged slabcaches.
638  */
639
640 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
641 {
642         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
643
644         if (s->offset)
645                 /* Freepointer is placed after the object. */
646                 off += sizeof(void *);
647
648         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
649                 /* We also have user information there */
650                 off += 2 * sizeof(struct track);
651
652         if (s->size == off)
653                 return 1;
654
655         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
656                                 p + off, POISON_INUSE, s->size - off);
657 }
658
659 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
660 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
661 {
662         u8 *start;
663         u8 *fault;
664         u8 *end;
665         int length;
666         int remainder;
667
668         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
669                 return 1;
670
671         start = page_address(page);
672         length = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) - s->reserved;
673         end = start + length;
674         remainder = length % s->size;
675         if (!remainder)
676                 return 1;
677
678         fault = check_bytes(end - remainder, POISON_INUSE, remainder);
679         if (!fault)
680                 return 1;
681         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
682                 end--;
683
684         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
685         print_section("Padding", end - remainder, remainder);
686
687         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, end - remainder, end);
688         return 0;
689 }
690
691 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
692                                         void *object, u8 val)
693 {
694         u8 *p = object;
695         u8 *endobject = object + s->objsize;
696
697         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
698                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
699                         endobject, val, s->inuse - s->objsize))
700                         return 0;
701         } else {
702                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->objsize < s->inuse) {
703                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
704                                 endobject, POISON_INUSE, s->inuse - s->objsize);
705                 }
706         }
707
708         if (s->flags & SLAB_POISON) {
709                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
710                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
711                                         POISON_FREE, s->objsize - 1) ||
712                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
713                                 p + s->objsize - 1, POISON_END, 1)))
714                         return 0;
715                 /*
716                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
717                  */
718                 check_pad_bytes(s, page, p);
719         }
720
721         if (!s->offset && val == SLUB_RED_ACTIVE)
722                 /*
723                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
724                  * freepointer while object is allocated.
725                  */
726                 return 1;
727
728         /* Check free pointer validity */
729         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
730                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
731                 /*
732                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
733                  * of the free objects in this slab. May cause
734                  * another error because the object count is now wrong.
735                  */
736                 set_freepointer(s, p, NULL);
737                 return 0;
738         }
739         return 1;
740 }
741
742 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
743 {
744         int maxobj;
745
746         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
747
748         if (!PageSlab(page)) {
749                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
750                 return 0;
751         }
752
753         maxobj = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
754         if (page->objects > maxobj) {
755                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
756                         s->name, page->objects, maxobj);
757                 return 0;
758         }
759         if (page->inuse > page->objects) {
760                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
761                         s->name, page->inuse, page->objects);
762                 return 0;
763         }
764         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
765         slab_pad_check(s, page);
766         return 1;
767 }
768
769 /*
770  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
771  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
772  */
773 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
774 {
775         int nr = 0;
776         void *fp = page->freelist;
777         void *object = NULL;
778         unsigned long max_objects;
779
780         while (fp && nr <= page->objects) {
781                 if (fp == search)
782                         return 1;
783                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
784                         if (object) {
785                                 object_err(s, page, object,
786                                         "Freechain corrupt");
787                                 set_freepointer(s, object, NULL);
788                                 break;
789                         } else {
790                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
791                                 page->freelist = NULL;
792                                 page->inuse = page->objects;
793                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
794                                 return 0;
795                         }
796                         break;
797                 }
798                 object = fp;
799                 fp = get_freepointer(s, object);
800                 nr++;
801         }
802
803         max_objects = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
804         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
805                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
806
807         if (page->objects != max_objects) {
808                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but "
809                         "should be %d", page->objects, max_objects);
810                 page->objects = max_objects;
811                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
812         }
813         if (page->inuse != page->objects - nr) {
814                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but "
815                         "counted were %d", page->inuse, page->objects - nr);
816                 page->inuse = page->objects - nr;
817                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
818         }
819         return search == NULL;
820 }
821
822 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
823                                                                 int alloc)
824 {
825         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
826                 printk(KERN_INFO "TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
827                         s->name,
828                         alloc ? "alloc" : "free",
829                         object, page->inuse,
830                         page->freelist);
831
832                 if (!alloc)
833                         print_section("Object", (void *)object, s->objsize);
834
835                 dump_stack();
836         }
837 }
838
839 /*
840  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
841  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
842  */
843 static inline int slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
844 {
845         flags &= gfp_allowed_mask;
846         lockdep_trace_alloc(flags);
847         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
848
849         return should_failslab(s->objsize, flags, s->flags);
850 }
851
852 static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, void *object)
853 {
854         flags &= gfp_allowed_mask;
855         kmemcheck_slab_alloc(s, flags, object, slab_ksize(s));
856         kmemleak_alloc_recursive(object, s->objsize, 1, s->flags, flags);
857 }
858
859 static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x)
860 {
861         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
862
863         /*
864          * Trouble is that we may no longer disable interupts in the fast path
865          * So in order to make the debug calls that expect irqs to be
866          * disabled we need to disable interrupts temporarily.
867          */
868 #if defined(CONFIG_KMEMCHECK) || defined(CONFIG_LOCKDEP)
869         {
870                 unsigned long flags;
871
872                 local_irq_save(flags);
873                 kmemcheck_slab_free(s, x, s->objsize);
874                 debug_check_no_locks_freed(x, s->objsize);
875                 local_irq_restore(flags);
876         }
877 #endif
878         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
879                 debug_check_no_obj_freed(x, s->objsize);
880 }
881
882 /*
883  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
884  */
885 static void add_full(struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
886 {
887         spin_lock(&n->list_lock);
888         list_add(&page->lru, &n->full);
889         spin_unlock(&n->list_lock);
890 }
891
892 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page)
893 {
894         struct kmem_cache_node *n;
895
896         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
897                 return;
898
899         n = get_node(s, page_to_nid(page));
900
901         spin_lock(&n->list_lock);
902         list_del(&page->lru);
903         spin_unlock(&n->list_lock);
904 }
905
906 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
907 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
908 {
909         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
910
911         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
912 }
913
914 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
915 {
916         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
917 }
918
919 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
920 {
921         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
922
923         /*
924          * May be called early in order to allocate a slab for the
925          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
926          * dilemma by deferring the increment of the count during
927          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
928          */
929         if (n) {
930                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
931                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
932         }
933 }
934 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
935 {
936         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
937
938         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
939         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
940 }
941
942 /* Object debug checks for alloc/free paths */
943 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
944                                                                 void *object)
945 {
946         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
947                 return;
948
949         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
950         init_tracking(s, object);
951 }
952
953 static noinline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
954                                         void *object, unsigned long addr)
955 {
956         if (!check_slab(s, page))
957                 goto bad;
958
959         if (!on_freelist(s, page, object)) {
960                 object_err(s, page, object, "Object already allocated");
961                 goto bad;
962         }
963
964         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
965                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
966                 goto bad;
967         }
968
969         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_INACTIVE))
970                 goto bad;
971
972         /* Success perform special debug activities for allocs */
973         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
974                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
975         trace(s, page, object, 1);
976         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
977         return 1;
978
979 bad:
980         if (PageSlab(page)) {
981                 /*
982                  * If this is a slab page then lets do the best we can
983                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
984                  * as used avoids touching the remaining objects.
985                  */
986                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
987                 page->inuse = page->objects;
988                 page->freelist = NULL;
989         }
990         return 0;
991 }
992
993 static noinline int free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
994                  struct page *page, void *object, unsigned long addr)
995 {
996         if (!check_slab(s, page))
997                 goto fail;
998
999         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1000                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1001                 goto fail;
1002         }
1003
1004         if (on_freelist(s, page, object)) {
1005                 object_err(s, page, object, "Object already free");
1006                 goto fail;
1007         }
1008
1009         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1010                 return 0;
1011
1012         if (unlikely(s != page->slab)) {
1013                 if (!PageSlab(page)) {
1014                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) "
1015                                 "outside of slab", object);
1016                 } else if (!page->slab) {
1017                         printk(KERN_ERR
1018                                 "SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1019                                                 object);
1020                         dump_stack();
1021                 } else
1022                         object_err(s, page, object,
1023                                         "page slab pointer corrupt.");
1024                 goto fail;
1025         }
1026
1027         /* Special debug activities for freeing objects */
1028         if (!PageSlubFrozen(page) && !page->freelist)
1029                 remove_full(s, page);
1030         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1031                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
1032         trace(s, page, object, 0);
1033         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1034         return 1;
1035
1036 fail:
1037         slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
1038         return 0;
1039 }
1040
1041 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1042 {
1043         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1044         if (*str++ != '=' || !*str)
1045                 /*
1046                  * No options specified. Switch on full debugging.
1047                  */
1048                 goto out;
1049
1050         if (*str == ',')
1051                 /*
1052                  * No options but restriction on slabs. This means full
1053                  * debugging for slabs matching a pattern.
1054                  */
1055                 goto check_slabs;
1056
1057         if (tolower(*str) == 'o') {
1058                 /*
1059                  * Avoid enabling debugging on caches if its minimum order
1060                  * would increase as a result.
1061                  */
1062                 disable_higher_order_debug = 1;
1063                 goto out;
1064         }
1065
1066         slub_debug = 0;
1067         if (*str == '-')
1068                 /*
1069                  * Switch off all debugging measures.
1070                  */
1071                 goto out;
1072
1073         /*
1074          * Determine which debug features should be switched on
1075          */
1076         for (; *str && *str != ','; str++) {
1077                 switch (tolower(*str)) {
1078                 case 'f':
1079                         slub_debug |= SLAB_DEBUG_FREE;
1080                         break;
1081                 case 'z':
1082                         slub_debug |= SLAB_RED_ZONE;
1083                         break;
1084                 case 'p':
1085                         slub_debug |= SLAB_POISON;
1086                         break;
1087                 case 'u':
1088                         slub_debug |= SLAB_STORE_USER;
1089                         break;
1090                 case 't':
1091                         slub_debug |= SLAB_TRACE;
1092                         break;
1093                 case 'a':
1094                         slub_debug |= SLAB_FAILSLAB;
1095                         break;
1096                 default:
1097                         printk(KERN_ERR "slub_debug option '%c' "
1098                                 "unknown. skipped\n", *str);
1099                 }
1100         }
1101
1102 check_slabs:
1103         if (*str == ',')
1104                 slub_debug_slabs = str + 1;
1105 out:
1106         return 1;
1107 }
1108
1109 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1110
1111 static unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1112         unsigned long flags, const char *name,
1113         void (*ctor)(void *))
1114 {
1115         /*
1116          * Enable debugging if selected on the kernel commandline.
1117          */
1118         if (slub_debug && (!slub_debug_slabs ||
1119                 !strncmp(slub_debug_slabs, name, strlen(slub_debug_slabs))))
1120                 flags |= slub_debug;
1121
1122         return flags;
1123 }
1124 #else
1125 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1126                         struct page *page, void *object) {}
1127
1128 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1129         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1130
1131 static inline int free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1132         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1133
1134 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1135                         { return 1; }
1136 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1137                         void *object, u8 val) { return 1; }
1138 static inline void add_full(struct kmem_cache_node *n, struct page *page) {}
1139 static inline unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1140         unsigned long flags, const char *name,
1141         void (*ctor)(void *))
1142 {
1143         return flags;
1144 }
1145 #define slub_debug 0
1146
1147 #define disable_higher_order_debug 0
1148
1149 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1150                                                         { return 0; }
1151 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1152                                                         { return 0; }
1153 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1154                                                         int objects) {}
1155 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1156                                                         int objects) {}
1157
1158 static inline int slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
1159                                                         { return 0; }
1160
1161 static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
1162                 void *object) {}
1163
1164 static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x) {}
1165
1166 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1167
1168 /*
1169  * Slab allocation and freeing
1170  */
1171 static inline struct page *alloc_slab_page(gfp_t flags, int node,
1172                                         struct kmem_cache_order_objects oo)
1173 {
1174         int order = oo_order(oo);
1175
1176         flags |= __GFP_NOTRACK;
1177
1178         if (node == NUMA_NO_NODE)
1179                 return alloc_pages(flags, order);
1180         else
1181                 return alloc_pages_exact_node(node, flags, order);
1182 }
1183
1184 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1185 {
1186         struct page *page;
1187         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1188         gfp_t alloc_gfp;
1189
1190         flags |= s->allocflags;
1191
1192         /*
1193          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1194          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1195          */
1196         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1197
1198         page = alloc_slab_page(alloc_gfp, node, oo);
1199         if (unlikely(!page)) {
1200                 oo = s->min;
1201                 /*
1202                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1203                  * Try a lower order alloc if possible
1204                  */
1205                 page = alloc_slab_page(flags, node, oo);
1206                 if (!page)
1207                         return NULL;
1208
1209                 stat(s, ORDER_FALLBACK);
1210         }
1211
1212         if (kmemcheck_enabled
1213                 && !(s->flags & (SLAB_NOTRACK | DEBUG_DEFAULT_FLAGS))) {
1214                 int pages = 1 << oo_order(oo);
1215
1216                 kmemcheck_alloc_shadow(page, oo_order(oo), flags, node);
1217
1218                 /*
1219                  * Objects from caches that have a constructor don't get
1220                  * cleared when they're allocated, so we need to do it here.
1221                  */
1222                 if (s->ctor)
1223                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, pages);
1224                 else
1225                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, pages);
1226         }
1227
1228         page->objects = oo_objects(oo);
1229         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1230                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1231                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1232                 1 << oo_order(oo));
1233
1234         return page;
1235 }
1236
1237 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1238                                 void *object)
1239 {
1240         setup_object_debug(s, page, object);
1241         if (unlikely(s->ctor))
1242                 s->ctor(object);
1243 }
1244
1245 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1246 {
1247         struct page *page;
1248         void *start;
1249         void *last;
1250         void *p;
1251
1252         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
1253
1254         page = allocate_slab(s,
1255                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1256         if (!page)
1257                 goto out;
1258
1259         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1260         page->slab = s;
1261         page->flags |= 1 << PG_slab;
1262
1263         start = page_address(page);
1264
1265         if (unlikely(s->flags & SLAB_POISON))
1266                 memset(start, POISON_INUSE, PAGE_SIZE << compound_order(page));
1267
1268         last = start;
1269         for_each_object(p, s, start, page->objects) {
1270                 setup_object(s, page, last);
1271                 set_freepointer(s, last, p);
1272                 last = p;
1273         }
1274         setup_object(s, page, last);
1275         set_freepointer(s, last, NULL);
1276
1277         page->freelist = start;
1278         page->inuse = 0;
1279 out:
1280         return page;
1281 }
1282
1283 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1284 {
1285         int order = compound_order(page);
1286         int pages = 1 << order;
1287
1288         if (kmem_cache_debug(s)) {
1289                 void *p;
1290
1291                 slab_pad_check(s, page);
1292                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1293                                                 page->objects)
1294                         check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE);
1295         }
1296
1297         kmemcheck_free_shadow(page, compound_order(page));
1298
1299         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1300                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1301                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1302                 -pages);
1303
1304         __ClearPageSlab(page);
1305         reset_page_mapcount(page);
1306         if (current->reclaim_state)
1307                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1308         __free_pages(page, order);
1309 }
1310
1311 #define need_reserve_slab_rcu                                           \
1312         (sizeof(((struct page *)NULL)->lru) < sizeof(struct rcu_head))
1313
1314 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1315 {
1316         struct page *page;
1317
1318         if (need_reserve_slab_rcu)
1319                 page = virt_to_head_page(h);
1320         else
1321                 page = container_of((struct list_head *)h, struct page, lru);
1322
1323         __free_slab(page->slab, page);
1324 }
1325
1326 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1327 {
1328         if (unlikely(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1329                 struct rcu_head *head;
1330
1331                 if (need_reserve_slab_rcu) {
1332                         int order = compound_order(page);
1333                         int offset = (PAGE_SIZE << order) - s->reserved;
1334
1335                         VM_BUG_ON(s->reserved != sizeof(*head));
1336                         head = page_address(page) + offset;
1337                 } else {
1338                         /*
1339                          * RCU free overloads the RCU head over the LRU
1340                          */
1341                         head = (void *)&page->lru;
1342                 }
1343
1344                 call_rcu(head, rcu_free_slab);
1345         } else
1346                 __free_slab(s, page);
1347 }
1348
1349 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1350 {
1351         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1352         free_slab(s, page);
1353 }
1354
1355 /*
1356  * Per slab locking using the pagelock
1357  */
1358 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
1359 {
1360         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
1361 }
1362
1363 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
1364 {
1365         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
1366 }
1367
1368 static __always_inline int slab_trylock(struct page *page)
1369 {
1370         int rc = 1;
1371
1372         rc = bit_spin_trylock(PG_locked, &page->flags);
1373         return rc;
1374 }
1375
1376 /*
1377  * Management of partially allocated slabs
1378  */
1379 static void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1380                                 struct page *page, int tail)
1381 {
1382         spin_lock(&n->list_lock);
1383         n->nr_partial++;
1384         if (tail)
1385                 list_add_tail(&page->lru, &n->partial);
1386         else
1387                 list_add(&page->lru, &n->partial);
1388         spin_unlock(&n->list_lock);
1389 }
1390
1391 static inline void __remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
1392                                         struct page *page)
1393 {
1394         list_del(&page->lru);
1395         n->nr_partial--;
1396 }
1397
1398 static void remove_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1399 {
1400         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1401
1402         spin_lock(&n->list_lock);
1403         __remove_partial(n, page);
1404         spin_unlock(&n->list_lock);
1405 }
1406
1407 /*
1408  * Lock slab and remove from the partial list.
1409  *
1410  * Must hold list_lock.
1411  */
1412 static inline int lock_and_freeze_slab(struct kmem_cache_node *n,
1413                                                         struct page *page)
1414 {
1415         if (slab_trylock(page)) {
1416                 __remove_partial(n, page);
1417                 __SetPageSlubFrozen(page);
1418                 return 1;
1419         }
1420         return 0;
1421 }
1422
1423 /*
1424  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1425  */
1426 static struct page *get_partial_node(struct kmem_cache_node *n)
1427 {
1428         struct page *page;
1429
1430         /*
1431          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1432          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1433          * partial slab and there is none available then get_partials()
1434          * will return NULL.
1435          */
1436         if (!n || !n->nr_partial)
1437                 return NULL;
1438
1439         spin_lock(&n->list_lock);
1440         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
1441                 if (lock_and_freeze_slab(n, page))
1442                         goto out;
1443         page = NULL;
1444 out:
1445         spin_unlock(&n->list_lock);
1446         return page;
1447 }
1448
1449 /*
1450  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1451  */
1452 static struct page *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
1453 {
1454 #ifdef CONFIG_NUMA
1455         struct zonelist *zonelist;
1456         struct zoneref *z;
1457         struct zone *zone;
1458         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1459         struct page *page;
1460
1461         /*
1462          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1463          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1464          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1465          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1466          *
1467          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1468          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1469          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1470          * from other nodes and filled up.
1471          *
1472          * If /sys/kernel/slab/xx/defrag_ratio is set to 100 (which makes
1473          * defrag_ratio = 1000) then every (well almost) allocation will
1474          * first attempt to defrag slab caches on other nodes. This means
1475          * scanning over all nodes to look for partial slabs which may be
1476          * expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1477          * with available objects.
1478          */
1479         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1480                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1481                 return NULL;
1482
1483         get_mems_allowed();
1484         zonelist = node_zonelist(slab_node(current->mempolicy), flags);
1485         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1486                 struct kmem_cache_node *n;
1487
1488                 n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1489
1490                 if (n && cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
1491                                 n->nr_partial > s->min_partial) {
1492                         page = get_partial_node(n);
1493                         if (page) {
1494                                 put_mems_allowed();
1495                                 return page;
1496                         }
1497                 }
1498         }
1499         put_mems_allowed();
1500 #endif
1501         return NULL;
1502 }
1503
1504 /*
1505  * Get a partial page, lock it and return it.
1506  */
1507 static struct page *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1508 {
1509         struct page *page;
1510         int searchnode = (node == NUMA_NO_NODE) ? numa_node_id() : node;
1511
1512         page = get_partial_node(get_node(s, searchnode));
1513         if (page || node != NUMA_NO_NODE)
1514                 return page;
1515
1516         return get_any_partial(s, flags);
1517 }
1518
1519 /*
1520  * Move a page back to the lists.
1521  *
1522  * Must be called with the slab lock held.
1523  *
1524  * On exit the slab lock will have been dropped.
1525  */
1526 static void unfreeze_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page, int tail)
1527         __releases(bitlock)
1528 {
1529         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1530
1531         __ClearPageSlubFrozen(page);
1532         if (page->inuse) {
1533
1534                 if (page->freelist) {
1535                         add_partial(n, page, tail);
1536                         stat(s, tail ? DEACTIVATE_TO_TAIL : DEACTIVATE_TO_HEAD);
1537                 } else {
1538                         stat(s, DEACTIVATE_FULL);
1539                         if (kmem_cache_debug(s) && (s->flags & SLAB_STORE_USER))
1540                                 add_full(n, page);
1541                 }
1542                 slab_unlock(page);
1543         } else {
1544                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
1545                 if (n->nr_partial < s->min_partial) {
1546                         /*
1547                          * Adding an empty slab to the partial slabs in order
1548                          * to avoid page allocator overhead. This slab needs
1549                          * to come after the other slabs with objects in
1550                          * so that the others get filled first. That way the
1551                          * size of the partial list stays small.
1552                          *
1553                          * kmem_cache_shrink can reclaim any empty slabs from
1554                          * the partial list.
1555                          */
1556                         add_partial(n, page, 1);
1557                         slab_unlock(page);
1558                 } else {
1559                         slab_unlock(page);
1560                         stat(s, FREE_SLAB);
1561                         discard_slab(s, page);
1562                 }
1563         }
1564 }
1565
1566 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1567 /*
1568  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguiation
1569  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
1570  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
1571  */
1572 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
1573 #else
1574 /*
1575  * No preemption supported therefore also no need to check for
1576  * different cpus.
1577  */
1578 #define TID_STEP 1
1579 #endif
1580
1581 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
1582 {
1583         return tid + TID_STEP;
1584 }
1585
1586 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
1587 {
1588         return tid % TID_STEP;
1589 }
1590
1591 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
1592 {
1593         return tid / TID_STEP;
1594 }
1595
1596 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
1597 {
1598         return cpu;
1599 }
1600
1601 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
1602                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
1603 {
1604 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
1605         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
1606
1607         printk(KERN_INFO "%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
1608
1609 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1610         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
1611                 printk("due to cpu change %d -> %d\n",
1612                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
1613         else
1614 #endif
1615         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
1616                 printk("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
1617                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
1618         else
1619                 printk("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
1620                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
1621 #endif
1622         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
1623 }
1624
1625 void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
1626 {
1627         int cpu;
1628
1629         for_each_possible_cpu(cpu)
1630                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->tid = init_tid(cpu);
1631 }
1632 /*
1633  * Remove the cpu slab
1634  */
1635 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1636         __releases(bitlock)
1637 {
1638         struct page *page = c->page;
1639         int tail = 1;
1640
1641         if (page->freelist)
1642                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
1643         /*
1644          * Merge cpu freelist into slab freelist. Typically we get here
1645          * because both freelists are empty. So this is unlikely
1646          * to occur.
1647          */
1648         while (unlikely(c->freelist)) {
1649                 void **object;
1650
1651                 tail = 0;       /* Hot objects. Put the slab first */
1652
1653                 /* Retrieve object from cpu_freelist */
1654                 object = c->freelist;
1655                 c->freelist = get_freepointer(s, c->freelist);
1656
1657                 /* And put onto the regular freelist */
1658                 set_freepointer(s, object, page->freelist);
1659                 page->freelist = object;
1660                 page->inuse--;
1661         }
1662         c->page = NULL;
1663         c->tid = next_tid(c->tid);
1664         unfreeze_slab(s, page, tail);
1665 }
1666
1667 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1668 {
1669         stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
1670         slab_lock(c->page);
1671         deactivate_slab(s, c);
1672 }
1673
1674 /*
1675  * Flush cpu slab.
1676  *
1677  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
1678  */
1679 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
1680 {
1681         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
1682
1683         if (likely(c && c->page))
1684                 flush_slab(s, c);
1685 }
1686
1687 static void flush_cpu_slab(void *d)
1688 {
1689         struct kmem_cache *s = d;
1690
1691         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1692 }
1693
1694 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
1695 {
1696         on_each_cpu(flush_cpu_slab, s, 1);
1697 }
1698
1699 /*
1700  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
1701  * locality expectations.
1702  */
1703 static inline int node_match(struct kmem_cache_cpu *c, int node)
1704 {
1705 #ifdef CONFIG_NUMA
1706         if (node != NUMA_NO_NODE && c->node != node)
1707                 return 0;
1708 #endif
1709         return 1;
1710 }
1711
1712 static int count_free(struct page *page)
1713 {
1714         return page->objects - page->inuse;
1715 }
1716
1717 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
1718                                         int (*get_count)(struct page *))
1719 {
1720         unsigned long flags;
1721         unsigned long x = 0;
1722         struct page *page;
1723
1724         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1725         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
1726                 x += get_count(page);
1727         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1728         return x;
1729 }
1730
1731 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
1732 {
1733 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
1734         return atomic_long_read(&n->total_objects);
1735 #else
1736         return 0;
1737 #endif
1738 }
1739
1740 static noinline void
1741 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
1742 {
1743         int node;
1744
1745         printk(KERN_WARNING
1746                 "SLUB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
1747                 nid, gfpflags);
1748         printk(KERN_WARNING "  cache: %s, object size: %d, buffer size: %d, "
1749                 "default order: %d, min order: %d\n", s->name, s->objsize,
1750                 s->size, oo_order(s->oo), oo_order(s->min));
1751
1752         if (oo_order(s->min) > get_order(s->objsize))
1753                 printk(KERN_WARNING "  %s debugging increased min order, use "
1754                        "slub_debug=O to disable.\n", s->name);
1755
1756         for_each_online_node(node) {
1757                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1758                 unsigned long nr_slabs;
1759                 unsigned long nr_objs;
1760                 unsigned long nr_free;
1761
1762                 if (!n)
1763                         continue;
1764
1765                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
1766                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
1767                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
1768
1769                 printk(KERN_WARNING
1770                         "  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
1771                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
1772         }
1773 }
1774
1775 /*
1776  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
1777  * debugging duties.
1778  *
1779  * Interrupts are disabled.
1780  *
1781  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
1782  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
1783  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
1784  *
1785  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
1786  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
1787  * rest of the freelist to the lockless freelist.
1788  *
1789  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
1790  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
1791  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
1792  */
1793 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
1794                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
1795 {
1796         void **object;
1797         struct page *page;
1798         unsigned long flags;
1799
1800         local_irq_save(flags);
1801 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1802         /*
1803          * We may have been preempted and rescheduled on a different
1804          * cpu before disabling interrupts. Need to reload cpu area
1805          * pointer.
1806          */
1807         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
1808 #endif
1809
1810         /* We handle __GFP_ZERO in the caller */
1811         gfpflags &= ~__GFP_ZERO;
1812
1813         page = c->page;
1814         if (!page)
1815                 goto new_slab;
1816
1817         slab_lock(page);
1818         if (unlikely(!node_match(c, node)))
1819                 goto another_slab;
1820
1821         stat(s, ALLOC_REFILL);
1822
1823 load_freelist:
1824         object = page->freelist;
1825         if (unlikely(!object))
1826                 goto another_slab;
1827         if (kmem_cache_debug(s))
1828                 goto debug;
1829
1830         c->freelist = get_freepointer(s, object);
1831         page->inuse = page->objects;
1832         page->freelist = NULL;
1833
1834 unlock_out:
1835         slab_unlock(page);
1836         c->tid = next_tid(c->tid);
1837         local_irq_restore(flags);
1838         stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
1839         return object;
1840
1841 another_slab:
1842         deactivate_slab(s, c);
1843
1844 new_slab:
1845         page = get_partial(s, gfpflags, node);
1846         if (page) {
1847                 stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1848                 c->node = page_to_nid(page);
1849                 c->page = page;
1850                 goto load_freelist;
1851         }
1852
1853         gfpflags &= gfp_allowed_mask;
1854         if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1855                 local_irq_enable();
1856
1857         page = new_slab(s, gfpflags, node);
1858
1859         if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1860                 local_irq_disable();
1861
1862         if (page) {
1863                 c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
1864                 stat(s, ALLOC_SLAB);
1865                 if (c->page)
1866                         flush_slab(s, c);
1867
1868                 slab_lock(page);
1869                 __SetPageSlubFrozen(page);
1870                 c->node = page_to_nid(page);
1871                 c->page = page;
1872                 goto load_freelist;
1873         }
1874         if (!(gfpflags & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1875                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
1876         local_irq_restore(flags);
1877         return NULL;
1878 debug:
1879         if (!alloc_debug_processing(s, page, object, addr))
1880                 goto another_slab;
1881
1882         page->inuse++;
1883         page->freelist = get_freepointer(s, object);
1884         deactivate_slab(s, c);
1885         c->page = NULL;
1886         c->node = NUMA_NO_NODE;
1887         goto unlock_out;
1888 }
1889
1890 /*
1891  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
1892  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
1893  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
1894  *
1895  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
1896  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
1897  *
1898  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
1899  */
1900 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
1901                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
1902 {
1903         void **object;
1904         struct kmem_cache_cpu *c;
1905         unsigned long tid;
1906
1907         if (slab_pre_alloc_hook(s, gfpflags))
1908                 return NULL;
1909
1910 redo:
1911
1912         /*
1913          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
1914          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
1915          * reading from one cpu area. That does not matter as long
1916          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
1917          */
1918         c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
1919
1920         /*
1921          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
1922          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
1923          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
1924          * linked list in between.
1925          */
1926         tid = c->tid;
1927         barrier();
1928
1929         object = c->freelist;
1930         if (unlikely(!object || !node_match(c, node)))
1931
1932                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
1933
1934         else {
1935                 /*
1936                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
1937                  * operation and if we are on the right processor.
1938                  *
1939                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock semantics!)
1940                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
1941                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
1942                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
1943                  *
1944                  * Since this is without lock semantics the protection is only against
1945                  * code executing on this cpu *not* from access by other cpus.
1946                  */
1947                 if (unlikely(!irqsafe_cpu_cmpxchg_double(
1948                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
1949                                 object, tid,
1950                                 get_freepointer_safe(s, object), next_tid(tid)))) {
1951
1952                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
1953                         goto redo;
1954                 }
1955                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
1956         }
1957
1958         if (unlikely(gfpflags & __GFP_ZERO) && object)
1959                 memset(object, 0, s->objsize);
1960
1961         slab_post_alloc_hook(s, gfpflags, object);
1962
1963         return object;
1964 }
1965
1966 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1967 {
1968         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, _RET_IP_);
1969
1970         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->objsize, s->size, gfpflags);
1971
1972         return ret;
1973 }
1974 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1975
1976 #ifdef CONFIG_TRACING
1977 void *kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, size_t size)
1978 {
1979         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, _RET_IP_);
1980         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, gfpflags);
1981         return ret;
1982 }
1983 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
1984
1985 void *kmalloc_order_trace(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
1986 {
1987         void *ret = kmalloc_order(size, flags, order);
1988         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, PAGE_SIZE << order, flags);
1989         return ret;
1990 }
1991 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order_trace);
1992 #endif
1993
1994 #ifdef CONFIG_NUMA
1995 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
1996 {
1997         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
1998
1999         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
2000                                     s->objsize, s->size, gfpflags, node);
2001
2002         return ret;
2003 }
2004 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
2005
2006 #ifdef CONFIG_TRACING
2007 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *s,
2008                                     gfp_t gfpflags,
2009                                     int node, size_t size)
2010 {
2011         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2012
2013         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2014                            size, s->size, gfpflags, node);
2015         return ret;
2016 }
2017 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
2018 #endif
2019 #endif
2020
2021 /*
2022  * Slow patch handling. This may still be called frequently since objects
2023  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
2024  *
2025  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
2026  * lock and free the item. If there is no additional partial page
2027  * handling required then we can return immediately.
2028  */
2029 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2030                         void *x, unsigned long addr)
2031 {
2032         void *prior;
2033         void **object = (void *)x;
2034         unsigned long flags;
2035
2036         local_irq_save(flags);
2037         slab_lock(page);
2038         stat(s, FREE_SLOWPATH);
2039
2040         if (kmem_cache_debug(s) && !free_debug_processing(s, page, x, addr))
2041                 goto out_unlock;
2042
2043         prior = page->freelist;
2044         set_freepointer(s, object, prior);
2045         page->freelist = object;
2046         page->inuse--;
2047
2048         if (unlikely(PageSlubFrozen(page))) {
2049                 stat(s, FREE_FROZEN);
2050                 goto out_unlock;
2051         }
2052
2053         if (unlikely(!page->inuse))
2054                 goto slab_empty;
2055
2056         /*
2057          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
2058          * then add it.
2059          */
2060         if (unlikely(!prior)) {
2061                 add_partial(get_node(s, page_to_nid(page)), page, 1);
2062                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2063         }
2064
2065 out_unlock:
2066         slab_unlock(page);
2067         local_irq_restore(flags);
2068         return;
2069
2070 slab_empty:
2071         if (prior) {
2072                 /*
2073                  * Slab still on the partial list.
2074                  */
2075                 remove_partial(s, page);
2076                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
2077         }
2078         slab_unlock(page);
2079         local_irq_restore(flags);
2080         stat(s, FREE_SLAB);
2081         discard_slab(s, page);
2082 }
2083
2084 /*
2085  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
2086  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
2087  *
2088  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
2089  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
2090  * the item before.
2091  *
2092  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
2093  * with all sorts of special processing.
2094  */
2095 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s,
2096                         struct page *page, void *x, unsigned long addr)
2097 {
2098         void **object = (void *)x;
2099         struct kmem_cache_cpu *c;
2100         unsigned long tid;
2101
2102         slab_free_hook(s, x);
2103
2104 redo:
2105
2106         /*
2107          * Determine the currently cpus per cpu slab.
2108          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
2109          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
2110          * during the cmpxchg then the free will succedd.
2111          */
2112         c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2113
2114         tid = c->tid;
2115         barrier();
2116
2117         if (likely(page == c->page)) {
2118                 set_freepointer(s, object, c->freelist);
2119
2120                 if (unlikely(!irqsafe_cpu_cmpxchg_double(
2121                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2122                                 c->freelist, tid,
2123                                 object, next_tid(tid)))) {
2124
2125                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
2126                         goto redo;
2127                 }
2128                 stat(s, FREE_FASTPATH);
2129         } else
2130                 __slab_free(s, page, x, addr);
2131
2132 }
2133
2134 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
2135 {
2136         struct page *page;
2137
2138         page = virt_to_head_page(x);
2139
2140         slab_free(s, page, x, _RET_IP_);
2141
2142         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
2143 }
2144 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
2145
2146 /*
2147  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
2148  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
2149  * get the required alignment by putting one properly sized object after
2150  * another.
2151  *
2152  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
2153  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
2154  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
2155  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
2156  * locking overhead.
2157  */
2158
2159 /*
2160  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
2161  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
2162  * and increases the number of allocations possible without having to
2163  * take the list_lock.
2164  */
2165 static int slub_min_order;
2166 static int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
2167 static int slub_min_objects;
2168
2169 /*
2170  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
2171  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
2172  */
2173 static int slub_nomerge;
2174
2175 /*
2176  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
2177  *
2178  * The order of allocation has significant impact on performance and other
2179  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
2180  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
2181  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
2182  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
2183  * would be wasted.
2184  *
2185  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
2186  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
2187  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
2188  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
2189  *
2190  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
2191  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
2192  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
2193  * of space in favor of a small page order.
2194  *
2195  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
2196  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
2197  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
2198  * the smallest order which will fit the object.
2199  */
2200 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
2201                                 int max_order, int fract_leftover, int reserved)
2202 {
2203         int order;
2204         int rem;
2205         int min_order = slub_min_order;
2206
2207         if (order_objects(min_order, size, reserved) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
2208                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
2209
2210         for (order = max(min_order,
2211                                 fls(min_objects * size - 1) - PAGE_SHIFT);
2212                         order <= max_order; order++) {
2213
2214                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
2215
2216                 if (slab_size < min_objects * size + reserved)
2217                         continue;
2218
2219                 rem = (slab_size - reserved) % size;
2220
2221                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
2222                         break;
2223
2224         }
2225
2226         return order;
2227 }
2228
2229 static inline int calculate_order(int size, int reserved)
2230 {
2231         int order;
2232         int min_objects;
2233         int fraction;
2234         int max_objects;
2235
2236         /*
2237          * Attempt to find best configuration for a slab. This
2238          * works by first attempting to generate a layout with
2239          * the best configuration and backing off gradually.
2240          *
2241          * First we reduce the acceptable waste in a slab. Then
2242          * we reduce the minimum objects required in a slab.
2243          */
2244         min_objects = slub_min_objects;
2245         if (!min_objects)
2246                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
2247         max_objects = order_objects(slub_max_order, size, reserved);
2248         min_objects = min(min_objects, max_objects);
2249
2250         while (min_objects > 1) {
2251                 fraction = 16;
2252                 while (fraction >= 4) {
2253                         order = slab_order(size, min_objects,
2254                                         slub_max_order, fraction, reserved);
2255                         if (order <= slub_max_order)
2256                                 return order;
2257                         fraction /= 2;
2258                 }
2259                 min_objects--;
2260         }
2261
2262         /*
2263          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
2264          * lets see if we can place a single object there.
2265          */
2266         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1, reserved);
2267         if (order <= slub_max_order)
2268                 return order;
2269
2270         /*
2271          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
2272          */
2273         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1, reserved);
2274         if (order < MAX_ORDER)
2275                 return order;
2276         return -ENOSYS;
2277 }
2278
2279 /*
2280  * Figure out what the alignment of the objects will be.
2281  */
2282 static unsigned long calculate_alignment(unsigned long flags,
2283                 unsigned long align, unsigned long size)
2284 {
2285         /*
2286          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
2287          * suggestion if the object is sufficiently large.
2288          *
2289          * The hardware cache alignment cannot override the specified
2290          * alignment though. If that is greater then use it.
2291          */
2292         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2293                 unsigned long ralign = cache_line_size();
2294                 while (size <= ralign / 2)
2295                         ralign /= 2;
2296                 align = max(align, ralign);
2297         }
2298
2299         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
2300                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2301
2302         return ALIGN(align, sizeof(void *));
2303 }
2304
2305 static void
2306 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n, struct kmem_cache *s)
2307 {
2308         n->nr_partial = 0;
2309         spin_lock_init(&n->list_lock);
2310         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
2311 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2312         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
2313         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
2314         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
2315 #endif
2316 }
2317
2318 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2319 {
2320         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
2321                         SLUB_PAGE_SHIFT * sizeof(struct kmem_cache_cpu));
2322
2323 #ifdef CONFIG_CMPXCHG_LOCAL
2324         /*
2325          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg instructions
2326          * to work.
2327          */
2328         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu), 2 * sizeof(void *));
2329 #else
2330         /* Regular alignment is sufficient */
2331         s->cpu_slab = alloc_percpu(struct kmem_cache_cpu);
2332 #endif
2333
2334         if (!s->cpu_slab)
2335                 return 0;
2336
2337         init_kmem_cache_cpus(s);
2338
2339         return 1;
2340 }
2341
2342 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
2343
2344 /*
2345  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
2346  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
2347  * possible.
2348  *
2349  * Note that this function only works on the kmalloc_node_cache
2350  * when allocating for the kmalloc_node_cache. This is used for bootstrapping
2351  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
2352  */
2353 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
2354 {
2355         struct page *page;
2356         struct kmem_cache_node *n;
2357         unsigned long flags;
2358
2359         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
2360
2361         page = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
2362
2363         BUG_ON(!page);
2364         if (page_to_nid(page) != node) {
2365                 printk(KERN_ERR "SLUB: Unable to allocate memory from "
2366                                 "node %d\n", node);
2367                 printk(KERN_ERR "SLUB: Allocating a useless per node structure "
2368                                 "in order to be able to continue\n");
2369         }
2370
2371         n = page->freelist;
2372         BUG_ON(!n);
2373         page->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
2374         page->inuse++;
2375         kmem_cache_node->node[node] = n;
2376 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2377         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
2378         init_tracking(kmem_cache_node, n);
2379 #endif
2380         init_kmem_cache_node(n, kmem_cache_node);
2381         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, page->objects);
2382
2383         /*
2384          * lockdep requires consistent irq usage for each lock
2385          * so even though there cannot be a race this early in
2386          * the boot sequence, we still disable irqs.
2387          */
2388         local_irq_save(flags);
2389         add_partial(n, page, 0);
2390         local_irq_restore(flags);
2391 }
2392
2393 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2394 {
2395         int node;
2396
2397         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2398                 struct kmem_cache_node *n = s->node[node];
2399
2400                 if (n)
2401                         kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
2402
2403                 s->node[node] = NULL;
2404         }
2405 }
2406
2407 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2408 {
2409         int node;
2410
2411         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2412                 struct kmem_cache_node *n;
2413
2414                 if (slab_state == DOWN) {
2415                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
2416                         continue;
2417                 }
2418                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
2419                                                 GFP_KERNEL, node);
2420
2421                 if (!n) {
2422                         free_kmem_cache_nodes(s);
2423                         return 0;
2424                 }
2425
2426                 s->node[node] = n;
2427                 init_kmem_cache_node(n, s);
2428         }
2429         return 1;
2430 }
2431
2432 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
2433 {
2434         if (min < MIN_PARTIAL)
2435                 min = MIN_PARTIAL;
2436         else if (min > MAX_PARTIAL)
2437                 min = MAX_PARTIAL;
2438         s->min_partial = min;
2439 }
2440
2441 /*
2442  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
2443  * a slab object.
2444  */
2445 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
2446 {
2447         unsigned long flags = s->flags;
2448         unsigned long size = s->objsize;
2449         unsigned long align = s->align;
2450         int order;
2451
2452         /*
2453          * Round up object size to the next word boundary. We can only
2454          * place the free pointer at word boundaries and this determines
2455          * the possible location of the free pointer.
2456          */
2457         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
2458
2459 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2460         /*
2461          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
2462          * the slab may touch the object after free or before allocation
2463          * then we should never poison the object itself.
2464          */
2465         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) &&
2466                         !s->ctor)
2467                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
2468         else
2469                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
2470
2471
2472         /*
2473          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
2474          * end of the object and the free pointer. If not then add an
2475          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
2476          */
2477         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->objsize)
2478                 size += sizeof(void *);
2479 #endif
2480
2481         /*
2482          * With that we have determined the number of bytes in actual use
2483          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
2484          */
2485         s->inuse = size;
2486
2487         if (((flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
2488                 s->ctor)) {
2489                 /*
2490                  * Relocate free pointer after the object if it is not
2491                  * permitted to overwrite the first word of the object on
2492                  * kmem_cache_free.
2493                  *
2494                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
2495                  * destructor or are poisoning the objects.
2496                  */
2497                 s->offset = size;
2498                 size += sizeof(void *);
2499         }
2500
2501 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2502         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2503                 /*
2504                  * Need to store information about allocs and frees after
2505                  * the object.
2506                  */
2507                 size += 2 * sizeof(struct track);
2508
2509         if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2510                 /*
2511                  * Add some empty padding so that we can catch
2512                  * overwrites from earlier objects rather than let
2513                  * tracking information or the free pointer be
2514                  * corrupted if a user writes before the start
2515                  * of the object.
2516                  */
2517                 size += sizeof(void *);
2518 #endif
2519
2520         /*
2521          * Determine the alignment based on various parameters that the
2522          * user specified and the dynamic determination of cache line size
2523          * on bootup.
2524          */
2525         align = calculate_alignment(flags, align, s->objsize);
2526         s->align = align;
2527
2528         /*
2529          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
2530          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
2531          * each object to conform to the alignment.
2532          */
2533         size = ALIGN(size, align);
2534         s->size = size;
2535         if (forced_order >= 0)
2536                 order = forced_order;
2537         else
2538                 order = calculate_order(size, s->reserved);
2539
2540         if (order < 0)
2541                 return 0;
2542
2543         s->allocflags = 0;
2544         if (order)
2545                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
2546
2547         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
2548                 s->allocflags |= SLUB_DMA;
2549
2550         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2551                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2552
2553         /*
2554          * Determine the number of objects per slab
2555          */
2556         s->oo = oo_make(order, size, s->reserved);
2557         s->min = oo_make(get_order(size), size, s->reserved);
2558         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
2559                 s->max = s->oo;
2560
2561         return !!oo_objects(s->oo);
2562
2563 }
2564
2565 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s,
2566                 const char *name, size_t size,
2567                 size_t align, unsigned long flags,
2568                 void (*ctor)(void *))
2569 {
2570         memset(s, 0, kmem_size);
2571         s->name = name;
2572         s->ctor = ctor;
2573         s->objsize = size;
2574         s->align = align;
2575         s->flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, ctor);
2576         s->reserved = 0;
2577
2578         if (need_reserve_slab_rcu && (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2579                 s->reserved = sizeof(struct rcu_head);
2580
2581         if (!calculate_sizes(s, -1))
2582                 goto error;
2583         if (disable_higher_order_debug) {
2584                 /*
2585                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
2586                  * order increased.
2587                  */
2588                 if (get_order(s->size) > get_order(s->objsize)) {
2589                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
2590                         s->offset = 0;
2591                         if (!calculate_sizes(s, -1))
2592                                 goto error;
2593                 }
2594         }
2595
2596         /*
2597          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
2598          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
2599          */
2600         set_min_partial(s, ilog2(s->size));
2601         s->refcount = 1;
2602 #ifdef CONFIG_NUMA
2603         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
2604 #endif
2605         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
2606                 goto error;
2607
2608         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
2609                 return 1;
2610
2611         free_kmem_cache_nodes(s);
2612 error:
2613         if (flags & SLAB_PANIC)
2614                 panic("Cannot create slab %s size=%lu realsize=%u "
2615                         "order=%u offset=%u flags=%lx\n",
2616                         s->name, (unsigned long)size, s->size, oo_order(s->oo),
2617                         s->offset, flags);
2618         return 0;
2619 }
2620
2621 /*
2622  * Determine the size of a slab object
2623  */
2624 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
2625 {
2626         return s->objsize;
2627 }
2628 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
2629
2630 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2631                                                         const char *text)
2632 {
2633 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2634         void *addr = page_address(page);
2635         void *p;
2636         unsigned long *map = kzalloc(BITS_TO_LONGS(page->objects) *
2637                                      sizeof(long), GFP_ATOMIC);
2638         if (!map)
2639                 return;
2640         slab_err(s, page, "%s", text);
2641         slab_lock(page);
2642
2643         get_map(s, page, map);
2644         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
2645
2646                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map)) {
2647                         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu\n",
2648                                                         p, p - addr);
2649                         print_tracking(s, p);
2650                 }
2651         }
2652         slab_unlock(page);
2653         kfree(map);
2654 #endif
2655 }
2656
2657 /*
2658  * Attempt to free all partial slabs on a node.
2659  */
2660 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
2661 {
2662         unsigned long flags;
2663         struct page *page, *h;
2664
2665         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2666         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, lru) {
2667                 if (!page->inuse) {
2668                         __remove_partial(n, page);
2669                         discard_slab(s, page);
2670                 } else {
2671                         list_slab_objects(s, page,
2672                                 "Objects remaining on kmem_cache_close()");
2673                 }
2674         }
2675         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2676 }
2677
2678 /*
2679  * Release all resources used by a slab cache.
2680  */
2681 static inline int kmem_cache_close(struct kmem_cache *s)
2682 {
2683         int node;
2684
2685         flush_all(s);
2686         free_percpu(s->cpu_slab);
2687         /* Attempt to free all objects */
2688         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2689                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
2690
2691                 free_partial(s, n);
2692                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
2693                         return 1;
2694         }
2695         free_kmem_cache_nodes(s);
2696         return 0;
2697 }
2698
2699 /*
2700  * Close a cache and release the kmem_cache structure
2701  * (must be used for caches created using kmem_cache_create)
2702  */
2703 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
2704 {
2705         down_write(&slub_lock);
2706         s->refcount--;
2707         if (!s->refcount) {
2708                 list_del(&s->list);
2709                 if (kmem_cache_close(s)) {
2710                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: %s called for cache that "
2711                                 "still has objects.\n", s->name, __func__);
2712                         dump_stack();
2713                 }
2714                 if (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2715                         rcu_barrier();
2716                 sysfs_slab_remove(s);
2717         }
2718         up_write(&slub_lock);
2719 }
2720 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2721
2722 /********************************************************************
2723  *              Kmalloc subsystem
2724  *******************************************************************/
2725
2726 struct kmem_cache *kmalloc_caches[SLUB_PAGE_SHIFT];
2727 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
2728
2729 static struct kmem_cache *kmem_cache;
2730
2731 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2732 static struct kmem_cache *kmalloc_dma_caches[SLUB_PAGE_SHIFT];
2733 #endif
2734
2735 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
2736 {
2737         get_option(&str, &slub_min_order);
2738
2739         return 1;
2740 }
2741
2742 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
2743
2744 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
2745 {
2746         get_option(&str, &slub_max_order);
2747         slub_max_order = min(slub_max_order, MAX_ORDER - 1);
2748
2749         return 1;
2750 }
2751
2752 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
2753
2754 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
2755 {
2756         get_option(&str, &slub_min_objects);
2757
2758         return 1;
2759 }
2760
2761 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
2762
2763 static int __init setup_slub_nomerge(char *str)
2764 {
2765         slub_nomerge = 1;
2766         return 1;
2767 }
2768
2769 __setup("slub_nomerge", setup_slub_nomerge);
2770
2771 static struct kmem_cache *__init create_kmalloc_cache(const char *name,
2772                                                 int size, unsigned int flags)
2773 {
2774         struct kmem_cache *s;
2775
2776         s = kmem_cache_alloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
2777
2778         /*
2779          * This function is called with IRQs disabled during early-boot on
2780          * single CPU so there's no need to take slub_lock here.
2781          */
2782         if (!kmem_cache_open(s, name, size, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
2783                                                                 flags, NULL))
2784                 goto panic;
2785
2786         list_add(&s->list, &slab_caches);
2787         return s;
2788
2789 panic:
2790         panic("Creation of kmalloc slab %s size=%d failed.\n", name, size);
2791         return NULL;
2792 }
2793
2794 /*
2795  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
2796  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
2797  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
2798  * fls.
2799  */
2800 static s8 size_index[24] = {
2801         3,      /* 8 */
2802         4,      /* 16 */
2803         5,      /* 24 */
2804         5,      /* 32 */
2805         6,      /* 40 */
2806         6,      /* 48 */
2807         6,      /* 56 */
2808         6,      /* 64 */
2809         1,      /* 72 */
2810         1,      /* 80 */
2811         1,      /* 88 */
2812         1,      /* 96 */
2813         7,      /* 104 */
2814         7,      /* 112 */
2815         7,      /* 120 */
2816         7,      /* 128 */
2817         2,      /* 136 */
2818         2,      /* 144 */
2819         2,      /* 152 */
2820         2,      /* 160 */
2821         2,      /* 168 */
2822         2,      /* 176 */
2823         2,      /* 184 */
2824         2       /* 192 */
2825 };
2826
2827 static inline int size_index_elem(size_t bytes)
2828 {
2829         return (bytes - 1) / 8;
2830 }
2831
2832 static struct kmem_cache *get_slab(size_t size, gfp_t flags)
2833 {
2834         int index;
2835
2836         if (size <= 192) {
2837                 if (!size)
2838                         return ZERO_SIZE_PTR;
2839
2840                 index = size_index[size_index_elem(size)];
2841         } else
2842                 index = fls(size - 1);
2843
2844 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2845         if (unlikely((flags & SLUB_DMA)))
2846                 return kmalloc_dma_caches[index];
2847
2848 #endif
2849         return kmalloc_caches[index];
2850 }
2851
2852 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
2853 {
2854         struct kmem_cache *s;
2855         void *ret;
2856
2857         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
2858                 return kmalloc_large(size, flags);
2859
2860         s = get_slab(size, flags);
2861
2862         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2863                 return s;
2864
2865         ret = slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE, _RET_IP_);
2866
2867         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
2868
2869         return ret;
2870 }
2871 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
2872
2873 #ifdef CONFIG_NUMA
2874 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
2875 {
2876         struct page *page;
2877         void *ptr = NULL;
2878
2879         flags |= __GFP_COMP | __GFP_NOTRACK;
2880         page = alloc_pages_node(node, flags, get_order(size));
2881         if (page)
2882                 ptr = page_address(page);
2883
2884         kmemleak_alloc(ptr, size, 1, flags);
2885         return ptr;
2886 }
2887
2888 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
2889 {
2890         struct kmem_cache *s;
2891         void *ret;
2892
2893         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE)) {
2894                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
2895
2896                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2897                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
2898                                    flags, node);
2899
2900                 return ret;
2901         }
2902
2903         s = get_slab(size, flags);
2904
2905         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2906                 return s;
2907
2908         ret = slab_alloc(s, flags, node, _RET_IP_);
2909
2910         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
2911
2912         return ret;
2913 }
2914 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
2915 #endif
2916
2917 size_t ksize(const void *object)
2918 {
2919         struct page *page;
2920
2921         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
2922                 return 0;
2923
2924         page = virt_to_head_page(object);
2925
2926         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
2927                 WARN_ON(!PageCompound(page));
2928                 return PAGE_SIZE << compound_order(page);
2929         }
2930
2931         return slab_ksize(page->slab);
2932 }
2933 EXPORT_SYMBOL(ksize);
2934
2935 void kfree(const void *x)
2936 {
2937         struct page *page;
2938         void *object = (void *)x;
2939
2940         trace_kfree(_RET_IP_, x);
2941
2942         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
2943                 return;
2944
2945         page = virt_to_head_page(x);
2946         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
2947                 BUG_ON(!PageCompound(page));
2948                 kmemleak_free(x);
2949                 put_page(page);
2950                 return;
2951         }
2952         slab_free(page->slab, page, object, _RET_IP_);
2953 }
2954 EXPORT_SYMBOL(kfree);
2955
2956 /*
2957  * kmem_cache_shrink removes empty slabs from the partial lists and sorts
2958  * the remaining slabs by the number of items in use. The slabs with the
2959  * most items in use come first. New allocations will then fill those up
2960  * and thus they can be removed from the partial lists.
2961  *
2962  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
2963  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
2964  * are freed in them.
2965  */
2966 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
2967 {
2968         int node;
2969         int i;
2970         struct kmem_cache_node *n;
2971         struct page *page;
2972         struct page *t;
2973         int objects = oo_objects(s->max);
2974         struct list_head *slabs_by_inuse =
2975                 kmalloc(sizeof(struct list_head) * objects, GFP_KERNEL);
2976         unsigned long flags;
2977
2978         if (!slabs_by_inuse)
2979                 return -ENOMEM;
2980
2981         flush_all(s);
2982         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2983                 n = get_node(s, node);
2984
2985                 if (!n->nr_partial)
2986                         continue;
2987
2988                 for (i = 0; i < objects; i++)
2989                         INIT_LIST_HEAD(slabs_by_inuse + i);
2990
2991                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2992
2993                 /*
2994                  * Build lists indexed by the items in use in each slab.
2995                  *
2996                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
2997                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
2998                  */
2999                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, lru) {
3000                         if (!page->inuse && slab_trylock(page)) {
3001                                 /*
3002                                  * Must hold slab lock here because slab_free
3003                                  * may have freed the last object and be
3004                                  * waiting to release the slab.
3005                                  */
3006                                 __remove_partial(n, page);
3007                                 slab_unlock(page);
3008                                 discard_slab(s, page);
3009                         } else {
3010                                 list_move(&page->lru,
3011                                 slabs_by_inuse + page->inuse);
3012                         }
3013                 }
3014
3015                 /*
3016                  * Rebuild the partial list with the slabs filled up most
3017                  * first and the least used slabs at the end.
3018                  */
3019                 for (i = objects - 1; i >= 0; i--)
3020                         list_splice(slabs_by_inuse + i, n->partial.prev);
3021
3022                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3023         }
3024
3025         kfree(slabs_by_inuse);
3026         return 0;
3027 }
3028 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
3029
3030 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
3031 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
3032 {
3033         struct kmem_cache *s;
3034
3035         down_read(&slub_lock);
3036         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
3037                 kmem_cache_shrink(s);
3038         up_read(&slub_lock);
3039
3040         return 0;
3041 }
3042
3043 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
3044 {
3045         struct kmem_cache_node *n;
3046         struct kmem_cache *s;
3047         struct memory_notify *marg = arg;
3048         int offline_node;
3049
3050         offline_node = marg->status_change_nid;
3051
3052         /*
3053          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
3054          * for it yet.
3055          */
3056         if (offline_node < 0)
3057                 return;
3058
3059         down_read(&slub_lock);
3060         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3061                 n = get_node(s, offline_node);
3062                 if (n) {
3063                         /*
3064                          * if n->nr_slabs > 0, slabs still exist on the node
3065                          * that is going down. We were unable to free them,
3066                          * and offline_pages() function shouldn't call this
3067                          * callback. So, we must fail.
3068                          */
3069                         BUG_ON(slabs_node(s, offline_node));
3070
3071                         s->node[offline_node] = NULL;
3072                         kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
3073                 }
3074         }
3075         up_read(&slub_lock);
3076 }
3077
3078 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
3079 {
3080         struct kmem_cache_node *n;
3081         struct kmem_cache *s;
3082         struct memory_notify *marg = arg;
3083         int nid = marg->status_change_nid;
3084         int ret = 0;
3085
3086         /*
3087          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
3088          * already created. Nothing to do.
3089          */
3090         if (nid < 0)
3091                 return 0;
3092
3093         /*
3094          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
3095          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
3096          * online.
3097          */
3098         down_read(&slub_lock);
3099         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3100                 /*
3101                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
3102                  *      since memory is not yet available from the node that
3103                  *      is brought up.
3104                  */
3105                 n = kmem_cache_alloc(kmem_cache_node, GFP_KERNEL);
3106                 if (!n) {
3107                         ret = -ENOMEM;
3108                         goto out;
3109                 }
3110                 init_kmem_cache_node(n, s);
3111                 s->node[nid] = n;
3112         }
3113 out:
3114         up_read(&slub_lock);
3115         return ret;
3116 }
3117
3118 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
3119                                 unsigned long action, void *arg)
3120 {
3121         int ret = 0;
3122
3123         switch (action) {
3124         case MEM_GOING_ONLINE:
3125                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
3126                 break;
3127         case MEM_GOING_OFFLINE:
3128                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
3129                 break;
3130         case MEM_OFFLINE:
3131         case MEM_CANCEL_ONLINE:
3132                 slab_mem_offline_callback(arg);
3133                 break;
3134         case MEM_ONLINE:
3135         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
3136                 break;
3137         }
3138         if (ret)
3139                 ret = notifier_from_errno(ret);
3140         else
3141                 ret = NOTIFY_OK;
3142         return ret;
3143 }
3144
3145 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
3146
3147 /********************************************************************
3148  *                      Basic setup of slabs
3149  *******************************************************************/
3150
3151 /*
3152  * Used for early kmem_cache structures that were allocated using
3153  * the page allocator
3154  */
3155
3156 static void __init kmem_cache_bootstrap_fixup(struct kmem_cache *s)
3157 {
3158         int node;
3159
3160         list_add(&s->list, &slab_caches);
3161         s->refcount = -1;
3162
3163         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3164                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3165                 struct page *p;
3166
3167                 if (n) {
3168                         list_for_each_entry(p, &n->partial, lru)
3169                                 p->slab = s;
3170
3171 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3172                         list_for_each_entry(p, &n->full, lru)
3173                                 p->slab = s;
3174 #endif
3175                 }
3176         }
3177 }
3178
3179 void __init kmem_cache_init(void)
3180 {
3181         int i;
3182         int caches = 0;
3183         struct kmem_cache *temp_kmem_cache;
3184         int order;
3185         struct kmem_cache *temp_kmem_cache_node;
3186         unsigned long kmalloc_size;
3187
3188         kmem_size = offsetof(struct kmem_cache, node) +
3189                                 nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *);
3190
3191         /* Allocate two kmem_caches from the page allocator */
3192         kmalloc_size = ALIGN(kmem_size, cache_line_size());
3193         order = get_order(2 * kmalloc_size);
3194         kmem_cache = (void *)__get_free_pages(GFP_NOWAIT, order);
3195
3196         /*
3197          * Must first have the slab cache available for the allocations of the
3198          * struct kmem_cache_node's. There is special bootstrap code in
3199          * kmem_cache_open for slab_state == DOWN.
3200          */
3201         kmem_cache_node = (void *)kmem_cache + kmalloc_size;
3202
3203         kmem_cache_open(kmem_cache_node, "kmem_cache_node",
3204                 sizeof(struct kmem_cache_node),
3205                 0, SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC, NULL);
3206
3207         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
3208
3209         /* Able to allocate the per node structures */
3210         slab_state = PARTIAL;
3211
3212         temp_kmem_cache = kmem_cache;
3213         kmem_cache_open(kmem_cache, "kmem_cache", kmem_size,
3214                 0, SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC, NULL);
3215         kmem_cache = kmem_cache_alloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
3216         memcpy(kmem_cache, temp_kmem_cache, kmem_size);
3217
3218         /*
3219          * Allocate kmem_cache_node properly from the kmem_cache slab.
3220          * kmem_cache_node is separately allocated so no need to
3221          * update any list pointers.
3222          */
3223         temp_kmem_cache_node = kmem_cache_node;
3224
3225         kmem_cache_node = kmem_cache_alloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
3226         memcpy(kmem_cache_node, temp_kmem_cache_node, kmem_size);
3227
3228         kmem_cache_bootstrap_fixup(kmem_cache_node);
3229
3230         caches++;
3231         kmem_cache_bootstrap_fixup(kmem_cache);
3232         caches++;
3233         /* Free temporary boot structure */
3234         free_pages((unsigned long)temp_kmem_cache, order);
3235
3236         /* Now we can use the kmem_cache to allocate kmalloc slabs */
3237
3238         /*
3239          * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
3240          * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
3241          * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
3242          *
3243          * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
3244          * handle the index determination for the smaller caches.
3245          *
3246          * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
3247          * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
3248          */
3249         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
3250                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
3251
3252         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8) {
3253                 int elem = size_index_elem(i);
3254                 if (elem >= ARRAY_SIZE(size_index))
3255                         break;
3256                 size_index[elem] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
3257         }
3258
3259         if (KMALLOC_MIN_SIZE == 64) {
3260                 /*
3261                  * The 96 byte size cache is not used if the alignment
3262                  * is 64 byte.
3263                  */
3264                 for (i = 64 + 8; i <= 96; i += 8)
3265                         size_index[size_index_elem(i)] = 7;
3266         } else if (KMALLOC_MIN_SIZE == 128) {
3267                 /*
3268                  * The 192 byte sized cache is not used if the alignment
3269                  * is 128 byte. Redirect kmalloc to use the 256 byte cache
3270                  * instead.
3271                  */
3272                 for (i = 128 + 8; i <= 192; i += 8)
3273                         size_index[size_index_elem(i)] = 8;
3274         }
3275
3276         /* Caches that are not of the two-to-the-power-of size */
3277         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 32) {
3278                 kmalloc_caches[1] = create_kmalloc_cache("kmalloc-96", 96, 0);
3279                 caches++;
3280         }
3281
3282         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64) {
3283                 kmalloc_caches[2] = create_kmalloc_cache("kmalloc-192", 192, 0);
3284                 caches++;
3285         }
3286
3287         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i < SLUB_PAGE_SHIFT; i++) {
3288                 kmalloc_caches[i] = create_kmalloc_cache("kmalloc", 1 << i, 0);
3289                 caches++;
3290         }
3291
3292         slab_state = UP;
3293
3294         /* Provide the correct kmalloc names now that the caches are up */
3295         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 32) {
3296                 kmalloc_caches[1]->name = kstrdup(kmalloc_caches[1]->name, GFP_NOWAIT);
3297                 BUG_ON(!kmalloc_caches[1]->name);
3298         }
3299
3300         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64) {
3301                 kmalloc_caches[2]->name = kstrdup(kmalloc_caches[2]->name, GFP_NOWAIT);
3302                 BUG_ON(!kmalloc_caches[2]->name);
3303         }
3304
3305         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i < SLUB_PAGE_SHIFT; i++) {
3306                 char *s = kasprintf(GFP_NOWAIT, "kmalloc-%d", 1 << i);
3307
3308                 BUG_ON(!s);
3309                 kmalloc_caches[i]->name = s;
3310         }
3311
3312 #ifdef CONFIG_SMP
3313         register_cpu_notifier(&slab_notifier);
3314 #endif
3315
3316 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
3317         for (i = 0; i < SLUB_PAGE_SHIFT; i++) {
3318                 struct kmem_cache *s = kmalloc_caches[i];
3319
3320                 if (s && s->size) {
3321                         char *name = kasprintf(GFP_NOWAIT,
3322                                  "dma-kmalloc-%d", s->objsize);
3323
3324                         BUG_ON(!name);
3325                         kmalloc_dma_caches[i] = create_kmalloc_cache(name,
3326                                 s->objsize, SLAB_CACHE_DMA);
3327                 }
3328         }
3329 #endif
3330         printk(KERN_INFO
3331                 "SLUB: Genslabs=%d, HWalign=%d, Order=%d-%d, MinObjects=%d,"
3332                 " CPUs=%d, Nodes=%d\n",
3333                 caches, cache_line_size(),
3334                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
3335                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
3336 }
3337
3338 void __init kmem_cache_init_late(void)
3339 {
3340 }
3341
3342 /*
3343  * Find a mergeable slab cache
3344  */
3345 static int slab_unmergeable(struct kmem_cache *s)
3346 {
3347         if (slub_nomerge || (s->flags & SLUB_NEVER_MERGE))
3348                 return 1;
3349
3350         if (s->ctor)
3351                 return 1;
3352
3353         /*
3354          * We may have set a slab to be unmergeable during bootstrap.
3355          */
3356         if (s->refcount < 0)
3357                 return 1;
3358
3359         return 0;
3360 }
3361
3362 static struct kmem_cache *find_mergeable(size_t size,
3363                 size_t align, unsigned long flags, const char *name,
3364                 void (*ctor)(void *))
3365 {
3366         struct kmem_cache *s;
3367
3368         if (slub_nomerge || (flags & SLUB_NEVER_MERGE))
3369                 return NULL;
3370
3371         if (ctor)
3372                 return NULL;
3373
3374         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
3375         align = calculate_alignment(flags, align, size);
3376         size = ALIGN(size, align);
3377         flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, NULL);
3378
3379         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3380                 if (slab_unmergeable(s))
3381                         continue;
3382
3383                 if (size > s->size)
3384                         continue;
3385
3386                 if ((flags & SLUB_MERGE_SAME) != (s->flags & SLUB_MERGE_SAME))
3387                                 continue;
3388                 /*
3389                  * Check if alignment is compatible.
3390                  * Courtesy of Adrian Drzewiecki
3391                  */
3392                 if ((s->size & ~(align - 1)) != s->size)
3393                         continue;
3394
3395                 if (s->size - size >= sizeof(void *))
3396                         continue;
3397
3398                 return s;
3399         }
3400         return NULL;
3401 }
3402
3403 struct kmem_cache *kmem_cache_create(const char *name, size_t size,
3404                 size_t align, unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
3405 {
3406         struct kmem_cache *s;
3407         char *n;
3408
3409         if (WARN_ON(!name))
3410                 return NULL;
3411
3412         down_write(&slub_lock);
3413         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
3414         if (s) {
3415                 s->refcount++;
3416                 /*
3417                  * Adjust the object sizes so that we clear
3418                  * the complete object on kzalloc.
3419                  */
3420                 s->objsize = max(s->objsize, (int)size);
3421                 s->inuse = max_t(int, s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
3422
3423                 if (sysfs_slab_alias(s, name)) {
3424                         s->refcount--;
3425                         goto err;
3426                 }
3427                 up_write(&slub_lock);
3428                 return s;
3429         }
3430
3431         n = kstrdup(name, GFP_KERNEL);
3432         if (!n)
3433                 goto err;
3434
3435         s = kmalloc(kmem_size, GFP_KERNEL);
3436         if (s) {
3437                 if (kmem_cache_open(s, n,
3438                                 size, align, flags, ctor)) {
3439                         list_add(&s->list, &slab_caches);
3440                         if (sysfs_slab_add(s)) {
3441                                 list_del(&s->list);
3442                                 kfree(n);
3443                                 kfree(s);
3444                                 goto err;
3445                         }
3446                         up_write(&slub_lock);
3447                         return s;
3448                 }
3449                 kfree(n);
3450                 kfree(s);
3451         }
3452 err:
3453         up_write(&slub_lock);
3454
3455         if (flags & SLAB_PANIC)
3456                 panic("Cannot create slabcache %s\n", name);
3457         else
3458                 s = NULL;
3459         return s;
3460 }
3461 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
3462
3463 #ifdef CONFIG_SMP
3464 /*
3465  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
3466  * necessary.
3467  */
3468 static int __cpuinit slab_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3469                 unsigned long action, void *hcpu)
3470 {
3471         long cpu = (long)hcpu;
3472         struct kmem_cache *s;
3473         unsigned long flags;
3474
3475         switch (action) {
3476         case CPU_UP_CANCELED:
3477         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3478         case CPU_DEAD:
3479         case CPU_DEAD_FROZEN:
3480                 down_read(&slub_lock);
3481                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3482                         local_irq_save(flags);
3483                         __flush_cpu_slab(s, cpu);
3484                         local_irq_restore(flags);
3485                 }
3486                 up_read(&slub_lock);
3487                 break;
3488         default:
3489                 break;
3490         }
3491         return NOTIFY_OK;
3492 }
3493
3494 static struct notifier_block __cpuinitdata slab_notifier = {
3495         .notifier_call = slab_cpuup_callback
3496 };
3497
3498 #endif
3499
3500 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags, unsigned long caller)
3501 {
3502         struct kmem_cache *s;
3503         void *ret;
3504
3505         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
3506                 return kmalloc_large(size, gfpflags);
3507
3508         s = get_slab(size, gfpflags);
3509
3510         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3511                 return s;
3512
3513         ret = slab_alloc(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, caller);
3514
3515         /* Honor the call site pointer we received. */
3516         trace_kmalloc(caller, ret, size, s->size, gfpflags);
3517
3518         return ret;
3519 }
3520
3521 #ifdef CONFIG_NUMA
3522 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags,
3523                                         int node, unsigned long caller)
3524 {
3525         struct kmem_cache *s;
3526         void *ret;
3527
3528         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE)) {
3529                 ret = kmalloc_large_node(size, gfpflags, node);
3530
3531                 trace_kmalloc_node(caller, ret,
3532                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
3533                                    gfpflags, node);
3534
3535                 return ret;
3536         }
3537
3538         s = get_slab(size, gfpflags);
3539
3540         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3541                 return s;
3542
3543         ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, caller);
3544
3545         /* Honor the call site pointer we received. */
3546         trace_kmalloc_node(caller, ret, size, s->size, gfpflags, node);
3547
3548         return ret;
3549 }
3550 #endif
3551
3552 #ifdef CONFIG_SYSFS
3553 static int count_inuse(struct page *page)
3554 {
3555         return page->inuse;
3556 }
3557
3558 static int count_total(struct page *page)
3559 {
3560         return page->objects;
3561 }
3562 #endif
3563
3564 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3565 static int validate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3566                                                 unsigned long *map)
3567 {
3568         void *p;
3569         void *addr = page_address(page);
3570
3571         if (!check_slab(s, page) ||
3572                         !on_freelist(s, page, NULL))
3573                 return 0;
3574
3575         /* Now we know that a valid freelist exists */
3576         bitmap_zero(map, page->objects);
3577
3578         get_map(s, page, map);
3579         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
3580                 if (test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
3581                         if (!check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE))
3582                                 return 0;
3583         }
3584
3585         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
3586                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
3587                         if (!check_object(s, page, p, SLUB_RED_ACTIVE))
3588                                 return 0;
3589         return 1;
3590 }
3591
3592 static void validate_slab_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3593                                                 unsigned long *map)
3594 {
3595         if (slab_trylock(page)) {
3596                 validate_slab(s, page, map);
3597                 slab_unlock(page);
3598         } else
3599                 printk(KERN_INFO "SLUB %s: Skipped busy slab 0x%p\n",
3600                         s->name, page);
3601 }
3602
3603 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
3604                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *map)
3605 {
3606         unsigned long count = 0;
3607         struct page *page;
3608         unsigned long flags;
3609
3610         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3611
3612         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru) {
3613                 validate_slab_slab(s, page, map);
3614                 count++;
3615         }
3616         if (count != n->nr_partial)
3617                 printk(KERN_ERR "SLUB %s: %ld partial slabs counted but "
3618                         "counter=%ld\n", s->name, count, n->nr_partial);
3619
3620         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
3621                 goto out;
3622
3623         list_for_each_entry(page, &n->full, lru) {
3624                 validate_slab_slab(s, page, map);
3625                 count++;
3626         }
3627         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs))
3628                 printk(KERN_ERR "SLUB: %s %ld slabs counted but "
3629                         "counter=%ld\n", s->name, count,
3630                         atomic_long_read(&n->nr_slabs));
3631
3632 out:
3633         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3634         return count;
3635 }
3636
3637 static long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
3638 {
3639         int node;
3640         unsigned long count = 0;
3641         unsigned long *map = kmalloc(BITS_TO_LONGS(oo_objects(s->max)) *
3642                                 sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
3643
3644         if (!map)
3645                 return -ENOMEM;
3646
3647         flush_all(s);
3648         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3649                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3650
3651                 count += validate_slab_node(s, n, map);
3652         }
3653         kfree(map);
3654         return count;
3655 }
3656 /*
3657  * Generate lists of code addresses where slabcache objects are allocated
3658  * and freed.
3659  */
3660
3661 struct location {
3662         unsigned long count;
3663         unsigned long addr;
3664         long long sum_time;
3665         long min_time;
3666         long max_time;
3667         long min_pid;
3668         long max_pid;
3669         DECLARE_BITMAP(cpus, NR_CPUS);
3670         nodemask_t nodes;
3671 };
3672
3673 struct loc_track {
3674         unsigned long max;
3675         unsigned long count;
3676         struct location *loc;
3677 };
3678
3679 static void free_loc_track(struct loc_track *t)
3680 {
3681         if (t->max)
3682                 free_pages((unsigned long)t->loc,
3683                         get_order(sizeof(struct location) * t->max));
3684 }
3685
3686 static int alloc_loc_track(struct loc_track *t, unsigned long max, gfp_t flags)
3687 {
3688         struct location *l;
3689         int order;
3690
3691         order = get_order(sizeof(struct location) * max);
3692
3693         l = (void *)__get_free_pages(flags, order);
3694         if (!l)
3695                 return 0;
3696
3697         if (t->count) {
3698                 memcpy(l, t->loc, sizeof(struct location) * t->count);
3699                 free_loc_track(t);
3700         }
3701         t->max = max;
3702         t->loc = l;
3703         return 1;
3704 }
3705
3706 static int add_location(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
3707                                 const struct track *track)
3708 {
3709         long start, end, pos;
3710         struct location *l;
3711         unsigned long caddr;
3712         unsigned long age = jiffies - track->when;
3713
3714         start = -1;
3715         end = t->count;
3716
3717         for ( ; ; ) {
3718                 pos = start + (end - start + 1) / 2;
3719
3720                 /*
3721                  * There is nothing at "end". If we end up there
3722                  * we need to add something to before end.
3723                  */
3724                 if (pos == end)
3725                         break;
3726
3727                 caddr = t->loc[pos].addr;
3728                 if (track->addr == caddr) {
3729
3730                         l = &t->loc[pos];
3731                         l->count++;
3732                         if (track->when) {
3733                                 l->sum_time += age;
3734                                 if (age < l->min_time)
3735                                         l->min_time = age;
3736                                 if (age > l->max_time)
3737                                         l->max_time = age;
3738
3739                                 if (track->pid < l->min_pid)
3740                                         l->min_pid = track->pid;
3741                                 if (track->pid > l->max_pid)
3742                                         l->max_pid = track->pid;
3743
3744                                 cpumask_set_cpu(track->cpu,
3745                                                 to_cpumask(l->cpus));
3746                         }
3747                         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
3748                         return 1;
3749                 }
3750
3751                 if (track->addr < caddr)
3752                         end = pos;
3753                 else
3754                         start = pos;
3755         }
3756
3757         /*
3758          * Not found. Insert new tracking element.
3759          */
3760         if (t->count >= t->max && !alloc_loc_track(t, 2 * t->max, GFP_ATOMIC))
3761                 return 0;
3762
3763         l = t->loc + pos;
3764         if (pos < t->count)
3765                 memmove(l + 1, l,
3766                         (t->count - pos) * sizeof(struct location));
3767         t->count++;
3768         l->count = 1;
3769         l->addr = track->addr;
3770         l->sum_time = age;
3771         l->min_time = age;
3772         l->max_time = age;
3773         l->min_pid = track->pid;
3774         l->max_pid = track->pid;
3775         cpumask_clear(to_cpumask(l->cpus));
3776         cpumask_set_cpu(track->cpu, to_cpumask(l->cpus));
3777         nodes_clear(l->nodes);
3778         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
3779         return 1;
3780 }
3781
3782 static void process_slab(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
3783                 struct page *page, enum track_item alloc,
3784                 unsigned long *map)
3785 {
3786         void *addr = page_address(page);
3787         void *p;
3788
3789         bitmap_zero(map, page->objects);
3790         get_map(s, page, map);
3791
3792         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
3793                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
3794                         add_location(t, s, get_track(s, p, alloc));
3795 }
3796
3797 static int list_locations(struct kmem_cache *s, char *buf,
3798                                         enum track_item alloc)
3799 {
3800         int len = 0;
3801         unsigned long i;
3802         struct loc_track t = { 0, 0, NULL };
3803         int node;
3804         unsigned long *map = kmalloc(BITS_TO_LONGS(oo_objects(s->max)) *
3805                                      sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
3806
3807         if (!map || !alloc_loc_track(&t, PAGE_SIZE / sizeof(struct location),
3808                                      GFP_TEMPORARY)) {
3809                 kfree(map);
3810                 return sprintf(buf, "Out of memory\n");
3811         }
3812         /* Push back cpu slabs */
3813         flush_all(s);
3814
3815         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3816                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3817                 unsigned long flags;
3818                 struct page *page;
3819
3820                 if (!atomic_long_read(&n->nr_slabs))
3821                         continue;
3822
3823                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3824                 list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
3825                         process_slab(&t, s, page, alloc, map);
3826                 list_for_each_entry(page, &n->full, lru)
3827                         process_slab(&t, s, page, alloc, map);
3828                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3829         }
3830
3831         for (i = 0; i < t.count; i++) {
3832                 struct location *l = &t.loc[i];
3833
3834                 if (len > PAGE_SIZE - KSYM_SYMBOL_LEN - 100)
3835                         break;
3836                 len += sprintf(buf + len, "%7ld ", l->count);
3837
3838                 if (l->addr)
3839                         len += sprintf(buf + len, "%pS", (void *)l->addr);
3840                 else
3841                         len += sprintf(buf + len, "<not-available>");
3842
3843                 if (l->sum_time != l->min_time) {
3844                         len += sprintf(buf + len, " age=%ld/%ld/%ld",
3845                                 l->min_time,
3846                                 (long)div_u64(l->sum_time, l->count),
3847                                 l->max_time);
3848                 } else
3849                         len += sprintf(buf + len, " age=%ld",
3850                                 l->min_time);
3851
3852                 if (l->min_pid != l->max_pid)
3853                         len += sprintf(buf + len, " pid=%ld-%ld",
3854                                 l->min_pid, l->max_pid);
3855                 else
3856                         len += sprintf(buf + len, " pid=%ld",
3857                                 l->min_pid);
3858
3859                 if (num_online_cpus() > 1 &&
3860                                 !cpumask_empty(to_cpumask(l->cpus)) &&
3861                                 len < PAGE_SIZE - 60) {
3862                         len += sprintf(buf + len, " cpus=");
3863                         len += cpulist_scnprintf(buf + len, PAGE_SIZE - len - 50,
3864                                                  to_cpumask(l->cpus));
3865                 }
3866
3867                 if (nr_online_nodes > 1 && !nodes_empty(l->nodes) &&
3868                                 len < PAGE_SIZE - 60) {
3869                         len += sprintf(buf + len, " nodes=");
3870                         len += nodelist_scnprintf(buf + len, PAGE_SIZE - len - 50,
3871                                         l->nodes);
3872                 }
3873
3874                 len += sprintf(buf + len, "\n");
3875         }
3876
3877         free_loc_track(&t);
3878         kfree(map);
3879         if (!t.count)
3880                 len += sprintf(buf, "No data\n");
3881         return len;
3882 }
3883 #endif
3884
3885 #ifdef SLUB_RESILIENCY_TEST
3886 static void resiliency_test(void)
3887 {
3888         u8 *p;
3889
3890         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 16 || SLUB_PAGE_SHIFT < 10);
3891
3892         printk(KERN_ERR "SLUB resiliency testing\n");
3893         printk(KERN_ERR "-----------------------\n");
3894         printk(KERN_ERR "A. Corruption after allocation\n");
3895
3896         p = kzalloc(16, GFP_KERNEL);
3897         p[16] = 0x12;
3898         printk(KERN_ERR "\n1. kmalloc-16: Clobber Redzone/next pointer"
3899                         " 0x12->0x%p\n\n", p + 16);
3900
3901         validate_slab_cache(kmalloc_caches[4]);
3902
3903         /* Hmmm... The next two are dangerous */
3904         p = kzalloc(32, GFP_KERNEL);
3905         p[32 + sizeof(void *)] = 0x34;
3906         printk(KERN_ERR "\n2. kmalloc-32: Clobber next pointer/next slab"
3907                         " 0x34 -> -0x%p\n", p);
3908         printk(KERN_ERR
3909                 "If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
3910
3911         validate_slab_cache(kmalloc_caches[5]);
3912         p = kzalloc(64, GFP_KERNEL);
3913         p += 64 + (get_cycles() & 0xff) * sizeof(void *);
3914         *p = 0x56;
3915         printk(KERN_ERR "\n3. kmalloc-64: corrupting random byte 0x56->0x%p\n",
3916                                                                         p);
3917         printk(KERN_ERR
3918                 "If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
3919         validate_slab_cache(kmalloc_caches[6]);
3920
3921         printk(KERN_ERR "\nB. Corruption after free\n");
3922         p = kzalloc(128, GFP_KERNEL);
3923         kfree(p);
3924         *p = 0x78;
3925         printk(KERN_ERR "1. kmalloc-128: Clobber first word 0x78->0x%p\n\n", p);
3926         validate_slab_cache(kmalloc_caches[7]);
3927
3928         p = kzalloc(256, GFP_KERNEL);
3929         kfree(p);
3930         p[50] = 0x9a;
3931         printk(KERN_ERR "\n2. kmalloc-256: Clobber 50th byte 0x9a->0x%p\n\n",
3932                         p);
3933         validate_slab_cache(kmalloc_caches[8]);
3934
3935         p = kzalloc(512, GFP_KERNEL);
3936         kfree(p);
3937         p[512] = 0xab;
3938         printk(KERN_ERR "\n3. kmalloc-512: Clobber redzone 0xab->0x%p\n\n", p);
3939         validate_slab_cache(kmalloc_caches[9]);
3940 }
3941 #else
3942 #ifdef CONFIG_SYSFS
3943 static void resiliency_test(void) {};
3944 #endif
3945 #endif
3946
3947 #ifdef CONFIG_SYSFS
3948 enum slab_stat_type {
3949         SL_ALL,                 /* All slabs */
3950         SL_PARTIAL,             /* Only partially allocated slabs */
3951         SL_CPU,                 /* Only slabs used for cpu caches */
3952         SL_OBJECTS,             /* Determine allocated objects not slabs */
3953         SL_TOTAL                /* Determine object capacity not slabs */
3954 };
3955
3956 #define SO_ALL          (1 << SL_ALL)
3957 #define SO_PARTIAL      (1 << SL_PARTIAL)
3958 #define SO_CPU          (1 << SL_CPU)
3959 #define SO_OBJECTS      (1 << SL_OBJECTS)
3960 #define SO_TOTAL        (1 << SL_TOTAL)
3961
3962 static ssize_t show_slab_objects(struct kmem_cache *s,
3963                             char *buf, unsigned long flags)
3964 {
3965         unsigned long total = 0;
3966         int node;
3967         int x;
3968         unsigned long *nodes;
3969         unsigned long *per_cpu;
3970
3971         nodes = kzalloc(2 * sizeof(unsigned long) * nr_node_ids, GFP_KERNEL);
3972         if (!nodes)
3973                 return -ENOMEM;
3974         per_cpu = nodes + nr_node_ids;
3975
3976         if (flags & SO_CPU) {
3977                 int cpu;
3978
3979                 for_each_possible_cpu(cpu) {
3980                         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
3981
3982                         if (!c || c->node < 0)
3983                                 continue;
3984
3985                         if (c->page) {
3986                                         if (flags & SO_TOTAL)
3987                                                 x = c->page->objects;
3988                                 else if (flags & SO_OBJECTS)
3989                                         x = c->page->inuse;
3990                                 else
3991                                         x = 1;
3992
3993                                 total += x;
3994                                 nodes[c->node] += x;
3995                         }
3996                         per_cpu[c->node]++;
3997                 }
3998         }
3999
4000         lock_memory_hotplug();
4001 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4002         if (flags & SO_ALL) {
4003                 for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
4004                         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
4005
4006                 if (flags & SO_TOTAL)
4007                         x = atomic_long_read(&n->total_objects);
4008                 else if (flags & SO_OBJECTS)
4009                         x = atomic_long_read(&n->total_objects) -
4010                                 count_partial(n, count_free);
4011
4012                         else
4013                                 x = atomic_long_read(&n->nr_slabs);
4014                         total += x;
4015                         nodes[node] += x;
4016                 }
4017
4018         } else
4019 #endif
4020         if (flags & SO_PARTIAL) {
4021                 for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
4022                         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
4023
4024                         if (flags & SO_TOTAL)
4025                                 x = count_partial(n, count_total);
4026                         else if (flags & SO_OBJECTS)
4027                                 x = count_partial(n, count_inuse);
4028                         else
4029                                 x = n->nr_partial;
4030                         total += x;
4031                         nodes[node] += x;
4032                 }
4033         }
4034         x = sprintf(buf, "%lu", total);
4035 #ifdef CONFIG_NUMA
4036         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY)
4037                 if (nodes[node])
4038                         x += sprintf(buf + x, " N%d=%lu",
4039                                         node, nodes[node]);
4040 #endif
4041         unlock_memory_hotplug();
4042         kfree(nodes);
4043         return x + sprintf(buf + x, "\n");
4044 }
4045
4046 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4047 static int any_slab_objects(struct kmem_cache *s)
4048 {
4049         int node;
4050
4051         for_each_online_node(node) {
4052                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
4053
4054                 if (!n)
4055                         continue;
4056
4057                 if (atomic_long_read(&n->total_objects))
4058                         return 1;
4059         }
4060         return 0;
4061 }
4062 #endif
4063
4064 #define to_slab_attr(n) container_of(n, struct slab_attribute, attr)
4065 #define to_slab(n) container_of(n, struct kmem_cache, kobj);
4066
4067 struct slab_attribute {
4068         struct attribute attr;
4069         ssize_t (*show)(struct kmem_cache *s, char *buf);
4070         ssize_t (*store)(struct kmem_cache *s, const char *x, size_t count);
4071 };
4072
4073 #define SLAB_ATTR_RO(_name) \
4074         static struct slab_attribute _name##_attr = __ATTR_RO(_name)
4075
4076 #define SLAB_ATTR(_name) \
4077         static struct slab_attribute _name##_attr =  \
4078         __ATTR(_name, 0644, _name##_show, _name##_store)
4079
4080 static ssize_t slab_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4081 {
4082         return sprintf(buf, "%d\n", s->size);
4083 }
4084 SLAB_ATTR_RO(slab_size);
4085
4086 static ssize_t align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4087 {
4088         return sprintf(buf, "%d\n", s->align);
4089 }
4090 SLAB_ATTR_RO(align);
4091
4092 static ssize_t object_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4093 {
4094         return sprintf(buf, "%d\n", s->objsize);
4095 }
4096 SLAB_ATTR_RO(object_size);
4097
4098 static ssize_t objs_per_slab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4099 {
4100         return sprintf(buf, "%d\n", oo_objects(s->oo));
4101 }
4102 SLAB_ATTR_RO(objs_per_slab);
4103
4104 static ssize_t order_store(struct kmem_cache *s,
4105                                 const char *buf, size_t length)
4106 {
4107         unsigned long order;
4108         int err;
4109
4110         err = strict_strtoul(buf, 10, &order);
4111         if (err)
4112                 return err;
4113
4114         if (order > slub_max_order || order < slub_min_order)
4115                 return -EINVAL;
4116
4117         calculate_sizes(s, order);
4118         return length;
4119 }
4120
4121 static ssize_t order_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4122 {
4123         return sprintf(buf, "%d\n", oo_order(s->oo));
4124 }
4125 SLAB_ATTR(order);
4126
4127 static ssize_t min_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4128 {
4129         return sprintf(buf, "%lu\n", s->min_partial);
4130 }
4131
4132 static ssize_t min_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
4133                                  size_t length)
4134 {
4135         unsigned long min;
4136         int err;
4137
4138         err = strict_strtoul(buf, 10, &min);
4139         if (err)
4140                 return err;
4141
4142         set_min_partial(s, min);
4143         return length;
4144 }
4145 SLAB_ATTR(min_partial);
4146
4147 static ssize_t ctor_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4148 {
4149         if (!s->ctor)
4150                 return 0;
4151         return sprintf(buf, "%pS\n", s->ctor);
4152 }
4153 SLAB_ATTR_RO(ctor);
4154
4155 static ssize_t aliases_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4156 {
4157         return sprintf(buf, "%d\n", s->refcount - 1);
4158 }
4159 SLAB_ATTR_RO(aliases);
4160
4161 static ssize_t partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4162 {
4163         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL);
4164 }
4165 SLAB_ATTR_RO(partial);
4166
4167 static ssize_t cpu_slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4168 {
4169         return show_slab_objects(s, buf, SO_CPU);
4170 }
4171 SLAB_ATTR_RO(cpu_slabs);
4172
4173 static ssize_t objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4174 {
4175         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_OBJECTS);
4176 }
4177 SLAB_ATTR_RO(objects);
4178
4179 static ssize_t objects_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4180 {
4181         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL|SO_OBJECTS);
4182 }
4183 SLAB_ATTR_RO(objects_partial);
4184
4185 static ssize_t reclaim_account_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4186 {
4187         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT));
4188 }
4189
4190 static ssize_t reclaim_account_store(struct kmem_cache *s,
4191                                 const char *buf, size_t length)
4192 {
4193         s->flags &= ~SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
4194         if (buf[0] == '1')
4195                 s->flags |= SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
4196         return length;
4197 }
4198 SLAB_ATTR(reclaim_account);
4199
4200 static ssize_t hwcache_align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4201 {
4202         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN));
4203 }
4204 SLAB_ATTR_RO(hwcache_align);
4205
4206 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
4207 static ssize_t cache_dma_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4208 {
4209         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CACHE_DMA));
4210 }
4211 SLAB_ATTR_RO(cache_dma);
4212 #endif
4213
4214 static ssize_t destroy_by_rcu_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4215 {
4216         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU));
4217 }
4218 SLAB_ATTR_RO(destroy_by_rcu);
4219
4220 static ssize_t reserved_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4221 {
4222         return sprintf(buf, "%d\n", s->reserved);
4223 }
4224 SLAB_ATTR_RO(reserved);
4225
4226 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4227 static ssize_t slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4228 {
4229         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL);
4230 }
4231 SLAB_ATTR_RO(slabs);
4232
4233 static ssize_t total_objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4234 {
4235         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_TOTAL);
4236 }
4237 SLAB_ATTR_RO(total_objects);
4238
4239 static ssize_t sanity_checks_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4240 {
4241         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_DEBUG_FREE));
4242 }
4243
4244 static ssize_t sanity_checks_store(struct kmem_cache *s,
4245                                 const char *buf, size_t length)
4246 {
4247         s->flags &= ~SLAB_DEBUG_FREE;
4248         if (buf[0] == '1')
4249                 s->flags |= SLAB_DEBUG_FREE;
4250         return length;
4251 }
4252 SLAB_ATTR(sanity_checks);
4253
4254 static ssize_t trace_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4255 {
4256         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TRACE));
4257 }
4258
4259 static ssize_t trace_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
4260                                                         size_t length)
4261 {
4262         s->flags &= ~SLAB_TRACE;
4263         if (buf[0] == '1')
4264                 s->flags |= SLAB_TRACE;
4265         return length;
4266 }
4267 SLAB_ATTR(trace);
4268
4269 static ssize_t red_zone_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4270 {
4271         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RED_ZONE));
4272 }
4273
4274 static ssize_t red_zone_store(struct kmem_cache *s,
4275                                 const char *buf, size_t length)
4276 {
4277         if (any_slab_objects(s))
4278                 return -EBUSY;
4279
4280         s->flags &= ~SLAB_RED_ZONE;
4281         if (buf[0] == '1')
4282                 s->flags |= SLAB_RED_ZONE;
4283         calculate_sizes(s, -1);
4284         return length;
4285 }
4286 SLAB_ATTR(red_zone);
4287
4288 static ssize_t poison_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4289 {
4290         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_POISON));
4291 }
4292
4293 static ssize_t poison_store(struct kmem_cache *s,
4294                                 const char *buf, size_t length)
4295 {
4296         if (any_slab_objects(s))
4297                 return -EBUSY;
4298
4299         s->flags &= ~SLAB_POISON;
4300         if (buf[0] == '1')
4301                 s->flags |= SLAB_POISON;
4302         calculate_sizes(s, -1);
4303         return length;
4304 }
4305 SLAB_ATTR(poison);
4306
4307 static ssize_t store_user_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4308 {
4309         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_STORE_USER));
4310 }
4311
4312 static ssize_t store_user_store(struct kmem_cache *s,
4313                                 const char *buf, size_t length)
4314 {
4315         if (any_slab_objects(s))
4316                 return -EBUSY;
4317
4318         s->flags &= ~SLAB_STORE_USER;
4319         if (buf[0] == '1')
4320                 s->flags |= SLAB_STORE_USER;
4321         calculate_sizes(s, -1);
4322         return length;
4323 }
4324 SLAB_ATTR(store_user);
4325
4326 static ssize_t validate_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4327 {
4328         return 0;
4329 }
4330
4331 static ssize_t validate_store(struct kmem_cache *s,
4332                         const char *buf, size_t length)
4333 {
4334         int ret = -EINVAL;
4335
4336         if (buf[0] == '1') {
4337                 ret = validate_slab_cache(s);
4338                 if (ret >= 0)
4339                         ret = length;
4340         }
4341         return ret;
4342 }
4343 SLAB_ATTR(validate);
4344
4345 static ssize_t alloc_calls_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4346 {
4347         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4348                 return -ENOSYS;
4349         return list_locations(s, buf, TRACK_ALLOC);
4350 }
4351 SLAB_ATTR_RO(alloc_calls);
4352
4353 static ssize_t free_calls_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4354 {
4355         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4356                 return -ENOSYS;
4357         return list_locations(s, buf, TRACK_FREE);
4358 }
4359 SLAB_ATTR_RO(free_calls);
4360 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
4361
4362 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
4363 static ssize_t failslab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4364 {
4365         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_FAILSLAB));
4366 }
4367
4368 static ssize_t failslab_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
4369                                                         size_t length)
4370 {
4371         s->flags &= ~SLAB_FAILSLAB;
4372         if (buf[0] == '1')
4373                 s->flags |= SLAB_FAILSLAB;
4374         return length;
4375 }
4376 SLAB_ATTR(failslab);
4377 #endif
4378
4379 static ssize_t shrink_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4380 {
4381         return 0;
4382 }
4383
4384 static ssize_t shrink_store(struct kmem_cache *s,
4385                         const char *buf, size_t length)
4386 {
4387         if (buf[0] == '1') {
4388                 int rc = kmem_cache_shrink(s);
4389
4390                 if (rc)
4391                         return rc;
4392         } else
4393                 return -EINVAL;
4394         return length;
4395 }
4396 SLAB_ATTR(shrink);
4397
4398 #ifdef CONFIG_NUMA
4399 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4400 {
4401         return sprintf(buf, "%d\n", s->remote_node_defrag_ratio / 10);
4402 }
4403
4404 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_store(struct kmem_cache *s,
4405                                 const char *buf, size_t length)
4406 {
4407         unsigned long ratio;
4408         int err;
4409
4410         err = strict_strtoul(buf, 10, &ratio);
4411         if (err)
4412                 return err;
4413
4414         if (ratio <= 100)
4415                 s->remote_node_defrag_ratio = ratio * 10;
4416
4417         return length;
4418 }
4419 SLAB_ATTR(remote_node_defrag_ratio);
4420 #endif
4421
4422 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
4423 static int show_stat(struct kmem_cache *s, char *buf, enum stat_item si)
4424 {
4425         unsigned long sum  = 0;
4426         int cpu;
4427         int len;
4428         int *data = kmalloc(nr_cpu_ids * sizeof(int), GFP_KERNEL);
4429
4430         if (!data)
4431                 return -ENOMEM;
4432
4433         for_each_online_cpu(cpu) {
4434                 unsigned x = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si];
4435
4436                 data[cpu] = x;
4437                 sum += x;
4438         }
4439
4440         len = sprintf(buf, "%lu", sum);
4441
4442 #ifdef CONFIG_SMP
4443         for_each_online_cpu(cpu) {
4444                 if (data[cpu] && len < PAGE_SIZE - 20)
4445                         len += sprintf(buf + len, " C%d=%u", cpu, data[cpu]);
4446         }
4447 #endif
4448         kfree(data);
4449         return len + sprintf(buf + len, "\n");
4450 }
4451
4452 static void clear_stat(struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
4453 {
4454         int cpu;
4455
4456         for_each_online_cpu(cpu)
4457                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si] = 0;
4458 }
4459
4460 #define STAT_ATTR(si, text)                                     \
4461 static ssize_t text##_show(struct kmem_cache *s, char *buf)     \
4462 {                                                               \
4463         return show_stat(s, buf, si);                           \
4464 }                                                               \
4465 static ssize_t text##_store(struct kmem_cache *s,               \
4466                                 const char *buf, size_t length) \
4467 {                                                               \
4468         if (buf[0] != '0')                                      \
4469                 return -EINVAL;                                 \
4470         clear_stat(s, si);                                      \
4471         return length;                                          \
4472 }                                                               \
4473 SLAB_ATTR(text);                                                \
4474
4475 STAT_ATTR(ALLOC_FASTPATH, alloc_fastpath);
4476 STAT_ATTR(ALLOC_SLOWPATH, alloc_slowpath);
4477 STAT_ATTR(FREE_FASTPATH, free_fastpath);
4478 STAT_ATTR(FREE_SLOWPATH, free_slowpath);
4479 STAT_ATTR(FREE_FROZEN, free_frozen);
4480 STAT_ATTR(FREE_ADD_PARTIAL, free_add_partial);
4481 STAT_ATTR(FREE_REMOVE_PARTIAL, free_remove_partial);
4482 STAT_ATTR(ALLOC_FROM_PARTIAL, alloc_from_partial);
4483 STAT_ATTR(ALLOC_SLAB, alloc_slab);
4484 STAT_ATTR(ALLOC_REFILL, alloc_refill);
4485 STAT_ATTR(FREE_SLAB, free_slab);
4486 STAT_ATTR(CPUSLAB_FLUSH, cpuslab_flush);
4487 STAT_ATTR(DEACTIVATE_FULL, deactivate_full);
4488 STAT_ATTR(DEACTIVATE_EMPTY, deactivate_empty);
4489 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_HEAD, deactivate_to_head);
4490 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_TAIL, deactivate_to_tail);
4491 STAT_ATTR(DEACTIVATE_REMOTE_FREES, deactivate_remote_frees);
4492 STAT_ATTR(ORDER_FALLBACK, order_fallback);
4493 #endif
4494
4495 static struct attribute *slab_attrs[] = {
4496         &slab_size_attr.attr,
4497         &object_size_attr.attr,
4498         &objs_per_slab_attr.attr,
4499         &order_attr.attr,
4500         &min_partial_attr.attr,
4501         &objects_attr.attr,
4502         &objects_partial_attr.attr,
4503         &partial_attr.attr,
4504         &cpu_slabs_attr.attr,
4505         &ctor_attr.attr,
4506         &aliases_attr.attr,
4507         &align_attr.attr,
4508         &hwcache_align_attr.attr,
4509         &reclaim_account_attr.attr,
4510         &destroy_by_rcu_attr.attr,
4511         &shrink_attr.attr,
4512         &reserved_attr.attr,
4513 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4514         &total_objects_attr.attr,
4515         &slabs_attr.attr,
4516         &sanity_checks_attr.attr,
4517         &trace_attr.attr,
4518         &red_zone_attr.attr,
4519         &poison_attr.attr,
4520         &store_user_attr.attr,
4521         &validate_attr.attr,
4522         &alloc_calls_attr.attr,
4523         &free_calls_attr.attr,
4524 #endif
4525 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
4526         &cache_dma_attr.attr,
4527 #endif
4528 #ifdef CONFIG_NUMA
4529         &remote_node_defrag_ratio_attr.attr,
4530 #endif
4531 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
4532         &alloc_fastpath_attr.attr,
4533         &alloc_slowpath_attr.attr,
4534         &free_fastpath_attr.attr,
4535         &free_slowpath_attr.attr,
4536         &free_frozen_attr.attr,
4537         &free_add_partial_attr.attr,
4538         &free_remove_partial_attr.attr,
4539         &alloc_from_partial_attr.attr,
4540         &alloc_slab_attr.attr,
4541         &alloc_refill_attr.attr,
4542         &free_slab_attr.attr,
4543         &cpuslab_flush_attr.attr,
4544         &deactivate_full_attr.attr,
4545         &deactivate_empty_attr.attr,
4546         &deactivate_to_head_attr.attr,
4547         &deactivate_to_tail_attr.attr,
4548         &deactivate_remote_frees_attr.attr,
4549         &order_fallback_attr.attr,
4550 #endif
4551 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
4552         &failslab_attr.attr,
4553 #endif
4554
4555         NULL
4556 };
4557
4558 static struct attribute_group slab_attr_group = {
4559         .attrs = slab_attrs,
4560 };
4561
4562 static ssize_t slab_attr_show(struct kobject *kobj,
4563                                 struct attribute *attr,
4564                                 char *buf)
4565 {
4566         struct slab_attribute *attribute;
4567         struct kmem_cache *s;
4568         int err;
4569
4570         attribute = to_slab_attr(attr);
4571         s = to_slab(kobj);
4572
4573         if (!attribute->show)
4574                 return -EIO;
4575
4576         err = attribute->show(s, buf);
4577
4578         return err;
4579 }
4580
4581 static ssize_t slab_attr_store(struct kobject *kobj,
4582                                 struct attribute *attr,
4583                                 const char *buf, size_t len)
4584 {
4585         struct slab_attribute *attribute;
4586         struct kmem_cache *s;
4587         int err;
4588
4589         attribute = to_slab_attr(attr);
4590         s = to_slab(kobj);
4591
4592         if (!attribute->store)
4593                 return -EIO;
4594
4595         err = attribute->store(s, buf, len);
4596
4597         return err;
4598 }
4599
4600 static void kmem_cache_release(struct kobject *kobj)
4601 {
4602         struct kmem_cache *s = to_slab(kobj);
4603
4604         kfree(s->name);
4605         kfree(s);
4606 }
4607
4608 static const struct sysfs_ops slab_sysfs_ops = {
4609         .show = slab_attr_show,
4610         .store = slab_attr_store,
4611 };
4612
4613 static struct kobj_type slab_ktype = {
4614         .sysfs_ops = &slab_sysfs_ops,
4615         .release = kmem_cache_release
4616 };
4617
4618 static int uevent_filter(struct kset *kset, struct kobject *kobj)
4619 {
4620         struct kobj_type *ktype = get_ktype(kobj);
4621
4622         if (ktype == &slab_ktype)
4623                 return 1;
4624         return 0;
4625 }
4626
4627 static const struct kset_uevent_ops slab_uevent_ops = {
4628         .filter = uevent_filter,
4629 };
4630
4631 static struct kset *slab_kset;
4632
4633 #define ID_STR_LENGTH 64
4634
4635 /* Create a unique string id for a slab cache:
4636  *
4637  * Format       :[flags-]size
4638  */
4639 static char *create_unique_id(struct kmem_cache *s)
4640 {
4641         char *name = kmalloc(ID_STR_LENGTH, GFP_KERNEL);
4642         char *p = name;
4643
4644         BUG_ON(!name);
4645
4646         *p++ = ':';
4647         /*
4648          * First flags affecting slabcache operations. We will only
4649          * get here for aliasable slabs so we do not need to support
4650          * too many flags. The flags here must cover all flags that
4651          * are matched during merging to guarantee that the id is
4652          * unique.
4653          */
4654         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
4655                 *p++ = 'd';
4656         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
4657                 *p++ = 'a';
4658         if (s->flags & SLAB_DEBUG_FREE)
4659                 *p++ = 'F';
4660         if (!(s->flags & SLAB_NOTRACK))
4661                 *p++ = 't';
4662         if (p != name + 1)
4663                 *p++ = '-';
4664         p += sprintf(p, "%07d", s->size);
4665         BUG_ON(p > name + ID_STR_LENGTH - 1);
4666         return name;
4667 }
4668
4669 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
4670 {
4671         int err;
4672         const char *name;
4673         int unmergeable;
4674
4675         if (slab_state < SYSFS)
4676                 /* Defer until later */
4677                 return 0;
4678
4679         unmergeable = slab_unmergeable(s);
4680         if (unmergeable) {
4681                 /*
4682                  * Slabcache can never be merged so we can use the name proper.
4683                  * This is typically the case for debug situations. In that
4684                  * case we can catch duplicate names easily.
4685                  */
4686                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, s->name);
4687                 name = s->name;
4688         } else {
4689                 /*
4690                  * Create a unique name for the slab as a target
4691                  * for the symlinks.
4692                  */
4693                 name = create_unique_id(s);
4694         }
4695
4696         s->kobj.kset = slab_kset;
4697         err = kobject_init_and_add(&s->kobj, &slab_ktype, NULL, name);
4698         if (err) {
4699                 kobject_put(&s->kobj);
4700                 return err;
4701         }
4702
4703         err = sysfs_create_group(&s->kobj, &slab_attr_group);
4704         if (err) {
4705                 kobject_del(&s->kobj);
4706                 kobject_put(&s->kobj);
4707                 return err;
4708         }
4709         kobject_uevent(&s->kobj, KOBJ_ADD);
4710         if (!unmergeable) {
4711                 /* Setup first alias */
4712                 sysfs_slab_alias(s, s->name);
4713                 kfree(name);
4714         }
4715         return 0;
4716 }
4717
4718 static void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s)
4719 {
4720         if (slab_state < SYSFS)
4721                 /*
4722                  * Sysfs has not been setup yet so no need to remove the
4723                  * cache from sysfs.
4724                  */
4725                 return;
4726
4727         kobject_uevent(&s->kobj, KOBJ_REMOVE);
4728         kobject_del(&s->kobj);
4729         kobject_put(&s->kobj);
4730 }
4731
4732 /*
4733  * Need to buffer aliases during bootup until sysfs becomes
4734  * available lest we lose that information.
4735  */
4736 struct saved_alias {
4737         struct kmem_cache *s;
4738         const char *name;
4739         struct saved_alias *next;
4740 };
4741
4742 static struct saved_alias *alias_list;
4743
4744 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *name)
4745 {
4746         struct saved_alias *al;
4747
4748         if (slab_state == SYSFS) {
4749                 /*
4750                  * If we have a leftover link then remove it.
4751                  */
4752                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, name);
4753                 return sysfs_create_link(&slab_kset->kobj, &s->kobj, name);
4754         }
4755
4756         al = kmalloc(sizeof(struct saved_alias), GFP_KERNEL);
4757         if (!al)
4758                 return -ENOMEM;
4759
4760         al->s = s;
4761         al->name = name;
4762         al->next = alias_list;
4763         alias_list = al;
4764         return 0;
4765 }
4766
4767 static int __init slab_sysfs_init(void)
4768 {
4769         struct kmem_cache *s;
4770         int err;
4771
4772         down_write(&slub_lock);
4773
4774         slab_kset = kset_create_and_add("slab", &slab_uevent_ops, kernel_kobj);
4775         if (!slab_kset) {
4776                 up_write(&slub_lock);
4777                 printk(KERN_ERR "Cannot register slab subsystem.\n");
4778                 return -ENOSYS;
4779         }
4780
4781         slab_state = SYSFS;
4782
4783         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
4784                 err = sysfs_slab_add(s);
4785                 if (err)
4786                         printk(KERN_ERR "SLUB: Unable to add boot slab %s"
4787                                                 " to sysfs\n", s->name);
4788         }
4789
4790         while (alias_list) {
4791                 struct saved_alias *al = alias_list;
4792
4793                 alias_list = alias_list->next;
4794                 err = sysfs_slab_alias(al->s, al->name);
4795                 if (err)
4796                         printk(KERN_ERR "SLUB: Unable to add boot slab alias"
4797                                         " %s to sysfs\n", s->name);
4798                 kfree(al);
4799         }
4800
4801         up_write(&slub_lock);
4802         resiliency_test();
4803         return 0;
4804 }
4805
4806 __initcall(slab_sysfs_init);
4807 #endif /* CONFIG_SYSFS */
4808
4809 /*
4810  * The /proc/slabinfo ABI
4811  */
4812 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4813 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
4814 {
4815         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
4816         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> "
4817                  "<objperslab> <pagesperslab>");
4818         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
4819         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
4820         seq_putc(m, '\n');
4821 }
4822
4823 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4824 {
4825         loff_t n = *pos;
4826
4827         down_read(&slub_lock);
4828         if (!n)
4829                 print_slabinfo_header(m);
4830
4831         return seq_list_start(&slab_caches, *pos);
4832 }
4833
4834 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4835 {
4836         return seq_list_next(p, &slab_caches, pos);
4837 }
4838
4839 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4840 {
4841         up_read(&slub_lock);
4842 }
4843
4844 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4845 {
4846         unsigned long nr_partials = 0;
4847         unsigned long nr_slabs = 0;
4848         unsigned long nr_inuse = 0;
4849         unsigned long nr_objs = 0;
4850         unsigned long nr_free = 0;
4851         struct kmem_cache *s;
4852         int node;
4853
4854         s = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4855
4856         for_each_online_node(node) {
4857                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
4858
4859                 if (!n)
4860                         continue;
4861
4862                 nr_partials += n->nr_partial;
4863                 nr_slabs += atomic_long_read(&n->nr_slabs);
4864                 nr_objs += atomic_long_read(&n->total_objects);
4865                 nr_free += count_partial(n, count_free);
4866         }
4867
4868         nr_inuse = nr_objs - nr_free;
4869
4870         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d", s->name, nr_inuse,
4871                    nr_objs, s->size, oo_objects(s->oo),
4872                    (1 << oo_order(s->oo)));
4873         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u", 0, 0, 0);
4874         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu", nr_slabs, nr_slabs,
4875                    0UL);
4876         seq_putc(m, '\n');
4877         return 0;
4878 }
4879
4880 static const struct seq_operations slabinfo_op = {
4881         .start = s_start,
4882         .next = s_next,
4883         .stop = s_stop,
4884         .show = s_show,
4885 };
4886
4887 static int slabinfo_open(struct inode *inode, struct file *file)
4888 {
4889         return seq_open(file, &slabinfo_op);
4890 }
4891
4892 static const struct file_operations proc_slabinfo_operations = {
4893         .open           = slabinfo_open,
4894         .read           = seq_read,
4895         .llseek         = seq_lseek,
4896         .release        = seq_release,
4897 };
4898
4899 static int __init slab_proc_init(void)
4900 {
4901         proc_create("slabinfo", S_IRUGO, NULL, &proc_slabinfo_operations);
4902         return 0;
4903 }
4904 module_init(slab_proc_init);
4905 #endif /* CONFIG_SLABINFO */