slub: Add method to verify memory is not freed
[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 #define TRACK_ADDRS_COUNT 16
195 struct track {
196         unsigned long addr;     /* Called from address */
197 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
198         unsigned long addrs[TRACK_ADDRS_COUNT]; /* Called from address */
199 #endif
200         int cpu;                /* Was running on cpu */
201         int pid;                /* Pid context */
202         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
203 };
204
205 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
206
207 #ifdef CONFIG_SYSFS
208 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
209 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
210 static void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *);
211
212 #else
213 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
214 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
215                                                         { return 0; }
216 static inline void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s)
217 {
218         kfree(s->name);
219         kfree(s);
220 }
221
222 #endif
223
224 static inline void stat(const struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
225 {
226 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
227         __this_cpu_inc(s->cpu_slab->stat[si]);
228 #endif
229 }
230
231 /********************************************************************
232  *                      Core slab cache functions
233  *******************************************************************/
234
235 int slab_is_available(void)
236 {
237         return slab_state >= UP;
238 }
239
240 static inline struct kmem_cache_node *get_node(struct kmem_cache *s, int node)
241 {
242         return s->node[node];
243 }
244
245 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
246 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
247                                 struct page *page, const void *object)
248 {
249         void *base;
250
251         if (!object)
252                 return 1;
253
254         base = page_address(page);
255         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
256                 (object - base) % s->size) {
257                 return 0;
258         }
259
260         return 1;
261 }
262
263 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
264 {
265         return *(void **)(object + s->offset);
266 }
267
268 static inline void *get_freepointer_safe(struct kmem_cache *s, void *object)
269 {
270         void *p;
271
272 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
273         probe_kernel_read(&p, (void **)(object + s->offset), sizeof(p));
274 #else
275         p = get_freepointer(s, object);
276 #endif
277         return p;
278 }
279
280 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
281 {
282         *(void **)(object + s->offset) = fp;
283 }
284
285 /* Loop over all objects in a slab */
286 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
287         for (__p = (__addr); __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size;\
288                         __p += (__s)->size)
289
290 /* Determine object index from a given position */
291 static inline int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
292 {
293         return (p - addr) / s->size;
294 }
295
296 static inline size_t slab_ksize(const struct kmem_cache *s)
297 {
298 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
299         /*
300          * Debugging requires use of the padding between object
301          * and whatever may come after it.
302          */
303         if (s->flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON))
304                 return s->objsize;
305
306 #endif
307         /*
308          * If we have the need to store the freelist pointer
309          * back there or track user information then we can
310          * only use the space before that information.
311          */
312         if (s->flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_STORE_USER))
313                 return s->inuse;
314         /*
315          * Else we can use all the padding etc for the allocation
316          */
317         return s->size;
318 }
319
320 static inline int order_objects(int order, unsigned long size, int reserved)
321 {
322         return ((PAGE_SIZE << order) - reserved) / size;
323 }
324
325 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(int order,
326                 unsigned long size, int reserved)
327 {
328         struct kmem_cache_order_objects x = {
329                 (order << OO_SHIFT) + order_objects(order, size, reserved)
330         };
331
332         return x;
333 }
334
335 static inline int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
336 {
337         return x.x >> OO_SHIFT;
338 }
339
340 static inline int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
341 {
342         return x.x & OO_MASK;
343 }
344
345 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
346 /*
347  * Determine a map of object in use on a page.
348  *
349  * Slab lock or node listlock must be held to guarantee that the page does
350  * not vanish from under us.
351  */
352 static void get_map(struct kmem_cache *s, struct page *page, unsigned long *map)
353 {
354         void *p;
355         void *addr = page_address(page);
356
357         for (p = page->freelist; p; p = get_freepointer(s, p))
358                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
359 }
360
361 /*
362  * Debug settings:
363  */
364 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
365 static int slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
366 #else
367 static int slub_debug;
368 #endif
369
370 static char *slub_debug_slabs;
371 static int disable_higher_order_debug;
372
373 /*
374  * Object debugging
375  */
376 static void print_section(char *text, u8 *addr, unsigned int length)
377 {
378         int i, offset;
379         int newline = 1;
380         char ascii[17];
381
382         ascii[16] = 0;
383
384         for (i = 0; i < length; i++) {
385                 if (newline) {
386                         printk(KERN_ERR "%8s 0x%p: ", text, addr + i);
387                         newline = 0;
388                 }
389                 printk(KERN_CONT " %02x", addr[i]);
390                 offset = i % 16;
391                 ascii[offset] = isgraph(addr[i]) ? addr[i] : '.';
392                 if (offset == 15) {
393                         printk(KERN_CONT " %s\n", ascii);
394                         newline = 1;
395                 }
396         }
397         if (!newline) {
398                 i %= 16;
399                 while (i < 16) {
400                         printk(KERN_CONT "   ");
401                         ascii[i] = ' ';
402                         i++;
403                 }
404                 printk(KERN_CONT " %s\n", ascii);
405         }
406 }
407
408 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
409         enum track_item alloc)
410 {
411         struct track *p;
412
413         if (s->offset)
414                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
415         else
416                 p = object + s->inuse;
417
418         return p + alloc;
419 }
420
421 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
422                         enum track_item alloc, unsigned long addr)
423 {
424         struct track *p = get_track(s, object, alloc);
425
426         if (addr) {
427 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
428                 struct stack_trace trace;
429                 int i;
430
431                 trace.nr_entries = 0;
432                 trace.max_entries = TRACK_ADDRS_COUNT;
433                 trace.entries = p->addrs;
434                 trace.skip = 3;
435                 save_stack_trace(&trace);
436
437                 /* See rant in lockdep.c */
438                 if (trace.nr_entries != 0 &&
439                     trace.entries[trace.nr_entries - 1] == ULONG_MAX)
440                         trace.nr_entries--;
441
442                 for (i = trace.nr_entries; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
443                         p->addrs[i] = 0;
444 #endif
445                 p->addr = addr;
446                 p->cpu = smp_processor_id();
447                 p->pid = current->pid;
448                 p->when = jiffies;
449         } else
450                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
451 }
452
453 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
454 {
455         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
456                 return;
457
458         set_track(s, object, TRACK_FREE, 0UL);
459         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, 0UL);
460 }
461
462 static void print_track(const char *s, struct track *t)
463 {
464         if (!t->addr)
465                 return;
466
467         printk(KERN_ERR "INFO: %s in %pS age=%lu cpu=%u pid=%d\n",
468                 s, (void *)t->addr, jiffies - t->when, t->cpu, t->pid);
469 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
470         {
471                 int i;
472                 for (i = 0; i < TRACK_ADDRS_COUNT; i++)
473                         if (t->addrs[i])
474                                 printk(KERN_ERR "\t%pS\n", (void *)t->addrs[i]);
475                         else
476                                 break;
477         }
478 #endif
479 }
480
481 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
482 {
483         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
484                 return;
485
486         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC));
487         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE));
488 }
489
490 static void print_page_info(struct page *page)
491 {
492         printk(KERN_ERR "INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
493                 page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
494
495 }
496
497 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
498 {
499         va_list args;
500         char buf[100];
501
502         va_start(args, fmt);
503         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
504         va_end(args);
505         printk(KERN_ERR "========================================"
506                         "=====================================\n");
507         printk(KERN_ERR "BUG %s: %s\n", s->name, buf);
508         printk(KERN_ERR "----------------------------------------"
509                         "-------------------------------------\n\n");
510 }
511
512 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
513 {
514         va_list args;
515         char buf[100];
516
517         va_start(args, fmt);
518         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
519         va_end(args);
520         printk(KERN_ERR "FIX %s: %s\n", s->name, buf);
521 }
522
523 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
524 {
525         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
526         u8 *addr = page_address(page);
527
528         print_tracking(s, p);
529
530         print_page_info(page);
531
532         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
533                         p, p - addr, get_freepointer(s, p));
534
535         if (p > addr + 16)
536                 print_section("Bytes b4", p - 16, 16);
537
538         print_section("Object", p, min_t(unsigned long, s->objsize, PAGE_SIZE));
539
540         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
541                 print_section("Redzone", p + s->objsize,
542                         s->inuse - s->objsize);
543
544         if (s->offset)
545                 off = s->offset + sizeof(void *);
546         else
547                 off = s->inuse;
548
549         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
550                 off += 2 * sizeof(struct track);
551
552         if (off != s->size)
553                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
554                 print_section("Padding", p + off, s->size - off);
555
556         dump_stack();
557 }
558
559 static void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
560                         u8 *object, char *reason)
561 {
562         slab_bug(s, "%s", reason);
563         print_trailer(s, page, object);
564 }
565
566 static void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page, char *fmt, ...)
567 {
568         va_list args;
569         char buf[100];
570
571         va_start(args, fmt);
572         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
573         va_end(args);
574         slab_bug(s, "%s", buf);
575         print_page_info(page);
576         dump_stack();
577 }
578
579 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, u8 val)
580 {
581         u8 *p = object;
582
583         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
584                 memset(p, POISON_FREE, s->objsize - 1);
585                 p[s->objsize - 1] = POISON_END;
586         }
587
588         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
589                 memset(p + s->objsize, val, s->inuse - s->objsize);
590 }
591
592 static u8 *check_bytes(u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
593 {
594         while (bytes) {
595                 if (*start != (u8)value)
596                         return start;
597                 start++;
598                 bytes--;
599         }
600         return NULL;
601 }
602
603 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
604                                                 void *from, void *to)
605 {
606         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
607         memset(from, data, to - from);
608 }
609
610 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
611                         u8 *object, char *what,
612                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
613 {
614         u8 *fault;
615         u8 *end;
616
617         fault = check_bytes(start, value, bytes);
618         if (!fault)
619                 return 1;
620
621         end = start + bytes;
622         while (end > fault && end[-1] == value)
623                 end--;
624
625         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
626         printk(KERN_ERR "INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
627                                         fault, end - 1, fault[0], value);
628         print_trailer(s, page, object);
629
630         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
631         return 0;
632 }
633
634 /*
635  * Object layout:
636  *
637  * object address
638  *      Bytes of the object to be managed.
639  *      If the freepointer may overlay the object then the free
640  *      pointer is the first word of the object.
641  *
642  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
643  *      0xa5 (POISON_END)
644  *
645  * object + s->objsize
646  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
647  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
648  *      objsize == inuse.
649  *
650  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
651  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
652  *
653  * object + s->inuse
654  *      Meta data starts here.
655  *
656  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
657  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
658  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
659  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
660  *              before the word boundary.
661  *
662  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
663  *
664  * object + s->size
665  *      Nothing is used beyond s->size.
666  *
667  * If slabcaches are merged then the objsize and inuse boundaries are mostly
668  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
669  * may be used with merged slabcaches.
670  */
671
672 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
673 {
674         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
675
676         if (s->offset)
677                 /* Freepointer is placed after the object. */
678                 off += sizeof(void *);
679
680         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
681                 /* We also have user information there */
682                 off += 2 * sizeof(struct track);
683
684         if (s->size == off)
685                 return 1;
686
687         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
688                                 p + off, POISON_INUSE, s->size - off);
689 }
690
691 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
692 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
693 {
694         u8 *start;
695         u8 *fault;
696         u8 *end;
697         int length;
698         int remainder;
699
700         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
701                 return 1;
702
703         start = page_address(page);
704         length = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) - s->reserved;
705         end = start + length;
706         remainder = length % s->size;
707         if (!remainder)
708                 return 1;
709
710         fault = check_bytes(end - remainder, POISON_INUSE, remainder);
711         if (!fault)
712                 return 1;
713         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
714                 end--;
715
716         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
717         print_section("Padding", end - remainder, remainder);
718
719         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, end - remainder, end);
720         return 0;
721 }
722
723 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
724                                         void *object, u8 val)
725 {
726         u8 *p = object;
727         u8 *endobject = object + s->objsize;
728
729         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
730                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
731                         endobject, val, s->inuse - s->objsize))
732                         return 0;
733         } else {
734                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->objsize < s->inuse) {
735                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
736                                 endobject, POISON_INUSE, s->inuse - s->objsize);
737                 }
738         }
739
740         if (s->flags & SLAB_POISON) {
741                 if (val != SLUB_RED_ACTIVE && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
742                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
743                                         POISON_FREE, s->objsize - 1) ||
744                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
745                                 p + s->objsize - 1, POISON_END, 1)))
746                         return 0;
747                 /*
748                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
749                  */
750                 check_pad_bytes(s, page, p);
751         }
752
753         if (!s->offset && val == SLUB_RED_ACTIVE)
754                 /*
755                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
756                  * freepointer while object is allocated.
757                  */
758                 return 1;
759
760         /* Check free pointer validity */
761         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
762                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
763                 /*
764                  * No choice but to zap it and thus lose the remainder
765                  * of the free objects in this slab. May cause
766                  * another error because the object count is now wrong.
767                  */
768                 set_freepointer(s, p, NULL);
769                 return 0;
770         }
771         return 1;
772 }
773
774 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
775 {
776         int maxobj;
777
778         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
779
780         if (!PageSlab(page)) {
781                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
782                 return 0;
783         }
784
785         maxobj = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
786         if (page->objects > maxobj) {
787                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
788                         s->name, page->objects, maxobj);
789                 return 0;
790         }
791         if (page->inuse > page->objects) {
792                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
793                         s->name, page->inuse, page->objects);
794                 return 0;
795         }
796         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
797         slab_pad_check(s, page);
798         return 1;
799 }
800
801 /*
802  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
803  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
804  */
805 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
806 {
807         int nr = 0;
808         void *fp = page->freelist;
809         void *object = NULL;
810         unsigned long max_objects;
811
812         while (fp && nr <= page->objects) {
813                 if (fp == search)
814                         return 1;
815                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
816                         if (object) {
817                                 object_err(s, page, object,
818                                         "Freechain corrupt");
819                                 set_freepointer(s, object, NULL);
820                                 break;
821                         } else {
822                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
823                                 page->freelist = NULL;
824                                 page->inuse = page->objects;
825                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
826                                 return 0;
827                         }
828                         break;
829                 }
830                 object = fp;
831                 fp = get_freepointer(s, object);
832                 nr++;
833         }
834
835         max_objects = order_objects(compound_order(page), s->size, s->reserved);
836         if (max_objects > MAX_OBJS_PER_PAGE)
837                 max_objects = MAX_OBJS_PER_PAGE;
838
839         if (page->objects != max_objects) {
840                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but "
841                         "should be %d", page->objects, max_objects);
842                 page->objects = max_objects;
843                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
844         }
845         if (page->inuse != page->objects - nr) {
846                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but "
847                         "counted were %d", page->inuse, page->objects - nr);
848                 page->inuse = page->objects - nr;
849                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
850         }
851         return search == NULL;
852 }
853
854 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
855                                                                 int alloc)
856 {
857         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
858                 printk(KERN_INFO "TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
859                         s->name,
860                         alloc ? "alloc" : "free",
861                         object, page->inuse,
862                         page->freelist);
863
864                 if (!alloc)
865                         print_section("Object", (void *)object, s->objsize);
866
867                 dump_stack();
868         }
869 }
870
871 /*
872  * Hooks for other subsystems that check memory allocations. In a typical
873  * production configuration these hooks all should produce no code at all.
874  */
875 static inline int slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
876 {
877         flags &= gfp_allowed_mask;
878         lockdep_trace_alloc(flags);
879         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
880
881         return should_failslab(s->objsize, flags, s->flags);
882 }
883
884 static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, void *object)
885 {
886         flags &= gfp_allowed_mask;
887         kmemcheck_slab_alloc(s, flags, object, slab_ksize(s));
888         kmemleak_alloc_recursive(object, s->objsize, 1, s->flags, flags);
889 }
890
891 static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x)
892 {
893         kmemleak_free_recursive(x, s->flags);
894
895         /*
896          * Trouble is that we may no longer disable interupts in the fast path
897          * So in order to make the debug calls that expect irqs to be
898          * disabled we need to disable interrupts temporarily.
899          */
900 #if defined(CONFIG_KMEMCHECK) || defined(CONFIG_LOCKDEP)
901         {
902                 unsigned long flags;
903
904                 local_irq_save(flags);
905                 kmemcheck_slab_free(s, x, s->objsize);
906                 debug_check_no_locks_freed(x, s->objsize);
907                 local_irq_restore(flags);
908         }
909 #endif
910         if (!(s->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
911                 debug_check_no_obj_freed(x, s->objsize);
912 }
913
914 /*
915  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
916  */
917 static void add_full(struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
918 {
919         spin_lock(&n->list_lock);
920         list_add(&page->lru, &n->full);
921         spin_unlock(&n->list_lock);
922 }
923
924 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page)
925 {
926         struct kmem_cache_node *n;
927
928         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
929                 return;
930
931         n = get_node(s, page_to_nid(page));
932
933         spin_lock(&n->list_lock);
934         list_del(&page->lru);
935         spin_unlock(&n->list_lock);
936 }
937
938 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
939 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
940 {
941         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
942
943         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
944 }
945
946 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
947 {
948         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
949 }
950
951 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
952 {
953         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
954
955         /*
956          * May be called early in order to allocate a slab for the
957          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
958          * dilemma by deferring the increment of the count during
959          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
960          */
961         if (n) {
962                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
963                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
964         }
965 }
966 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
967 {
968         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
969
970         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
971         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
972 }
973
974 /* Object debug checks for alloc/free paths */
975 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
976                                                                 void *object)
977 {
978         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
979                 return;
980
981         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
982         init_tracking(s, object);
983 }
984
985 static noinline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
986                                         void *object, unsigned long addr)
987 {
988         if (!check_slab(s, page))
989                 goto bad;
990
991         if (!on_freelist(s, page, object)) {
992                 object_err(s, page, object, "Object already allocated");
993                 goto bad;
994         }
995
996         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
997                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
998                 goto bad;
999         }
1000
1001         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_INACTIVE))
1002                 goto bad;
1003
1004         /* Success perform special debug activities for allocs */
1005         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1006                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
1007         trace(s, page, object, 1);
1008         init_object(s, object, SLUB_RED_ACTIVE);
1009         return 1;
1010
1011 bad:
1012         if (PageSlab(page)) {
1013                 /*
1014                  * If this is a slab page then lets do the best we can
1015                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
1016                  * as used avoids touching the remaining objects.
1017                  */
1018                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
1019                 page->inuse = page->objects;
1020                 page->freelist = NULL;
1021         }
1022         return 0;
1023 }
1024
1025 static noinline int free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1026                  struct page *page, void *object, unsigned long addr)
1027 {
1028         if (!check_slab(s, page))
1029                 goto fail;
1030
1031         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
1032                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
1033                 goto fail;
1034         }
1035
1036         if (on_freelist(s, page, object)) {
1037                 object_err(s, page, object, "Object already free");
1038                 goto fail;
1039         }
1040
1041         if (!check_object(s, page, object, SLUB_RED_ACTIVE))
1042                 return 0;
1043
1044         if (unlikely(s != page->slab)) {
1045                 if (!PageSlab(page)) {
1046                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) "
1047                                 "outside of slab", object);
1048                 } else if (!page->slab) {
1049                         printk(KERN_ERR
1050                                 "SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
1051                                                 object);
1052                         dump_stack();
1053                 } else
1054                         object_err(s, page, object,
1055                                         "page slab pointer corrupt.");
1056                 goto fail;
1057         }
1058
1059         /* Special debug activities for freeing objects */
1060         if (!PageSlubFrozen(page) && !page->freelist)
1061                 remove_full(s, page);
1062         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
1063                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
1064         trace(s, page, object, 0);
1065         init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
1066         return 1;
1067
1068 fail:
1069         slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
1070         return 0;
1071 }
1072
1073 static int __init setup_slub_debug(char *str)
1074 {
1075         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
1076         if (*str++ != '=' || !*str)
1077                 /*
1078                  * No options specified. Switch on full debugging.
1079                  */
1080                 goto out;
1081
1082         if (*str == ',')
1083                 /*
1084                  * No options but restriction on slabs. This means full
1085                  * debugging for slabs matching a pattern.
1086                  */
1087                 goto check_slabs;
1088
1089         if (tolower(*str) == 'o') {
1090                 /*
1091                  * Avoid enabling debugging on caches if its minimum order
1092                  * would increase as a result.
1093                  */
1094                 disable_higher_order_debug = 1;
1095                 goto out;
1096         }
1097
1098         slub_debug = 0;
1099         if (*str == '-')
1100                 /*
1101                  * Switch off all debugging measures.
1102                  */
1103                 goto out;
1104
1105         /*
1106          * Determine which debug features should be switched on
1107          */
1108         for (; *str && *str != ','; str++) {
1109                 switch (tolower(*str)) {
1110                 case 'f':
1111                         slub_debug |= SLAB_DEBUG_FREE;
1112                         break;
1113                 case 'z':
1114                         slub_debug |= SLAB_RED_ZONE;
1115                         break;
1116                 case 'p':
1117                         slub_debug |= SLAB_POISON;
1118                         break;
1119                 case 'u':
1120                         slub_debug |= SLAB_STORE_USER;
1121                         break;
1122                 case 't':
1123                         slub_debug |= SLAB_TRACE;
1124                         break;
1125                 case 'a':
1126                         slub_debug |= SLAB_FAILSLAB;
1127                         break;
1128                 default:
1129                         printk(KERN_ERR "slub_debug option '%c' "
1130                                 "unknown. skipped\n", *str);
1131                 }
1132         }
1133
1134 check_slabs:
1135         if (*str == ',')
1136                 slub_debug_slabs = str + 1;
1137 out:
1138         return 1;
1139 }
1140
1141 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1142
1143 static unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1144         unsigned long flags, const char *name,
1145         void (*ctor)(void *))
1146 {
1147         /*
1148          * Enable debugging if selected on the kernel commandline.
1149          */
1150         if (slub_debug && (!slub_debug_slabs ||
1151                 !strncmp(slub_debug_slabs, name, strlen(slub_debug_slabs))))
1152                 flags |= slub_debug;
1153
1154         return flags;
1155 }
1156 #else
1157 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1158                         struct page *page, void *object) {}
1159
1160 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1161         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1162
1163 static inline int free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1164         struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
1165
1166 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1167                         { return 1; }
1168 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1169                         void *object, u8 val) { return 1; }
1170 static inline void add_full(struct kmem_cache_node *n, struct page *page) {}
1171 static inline unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1172         unsigned long flags, const char *name,
1173         void (*ctor)(void *))
1174 {
1175         return flags;
1176 }
1177 #define slub_debug 0
1178
1179 #define disable_higher_order_debug 0
1180
1181 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1182                                                         { return 0; }
1183 static inline unsigned long node_nr_slabs(struct kmem_cache_node *n)
1184                                                         { return 0; }
1185 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1186                                                         int objects) {}
1187 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1188                                                         int objects) {}
1189
1190 static inline int slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
1191                                                         { return 0; }
1192
1193 static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
1194                 void *object) {}
1195
1196 static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x) {}
1197
1198 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
1199
1200 /*
1201  * Slab allocation and freeing
1202  */
1203 static inline struct page *alloc_slab_page(gfp_t flags, int node,
1204                                         struct kmem_cache_order_objects oo)
1205 {
1206         int order = oo_order(oo);
1207
1208         flags |= __GFP_NOTRACK;
1209
1210         if (node == NUMA_NO_NODE)
1211                 return alloc_pages(flags, order);
1212         else
1213                 return alloc_pages_exact_node(node, flags, order);
1214 }
1215
1216 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1217 {
1218         struct page *page;
1219         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1220         gfp_t alloc_gfp;
1221
1222         flags |= s->allocflags;
1223
1224         /*
1225          * Let the initial higher-order allocation fail under memory pressure
1226          * so we fall-back to the minimum order allocation.
1227          */
1228         alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
1229
1230         page = alloc_slab_page(alloc_gfp, node, oo);
1231         if (unlikely(!page)) {
1232                 oo = s->min;
1233                 /*
1234                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1235                  * Try a lower order alloc if possible
1236                  */
1237                 page = alloc_slab_page(flags, node, oo);
1238                 if (!page)
1239                         return NULL;
1240
1241                 stat(s, ORDER_FALLBACK);
1242         }
1243
1244         if (kmemcheck_enabled
1245                 && !(s->flags & (SLAB_NOTRACK | DEBUG_DEFAULT_FLAGS))) {
1246                 int pages = 1 << oo_order(oo);
1247
1248                 kmemcheck_alloc_shadow(page, oo_order(oo), flags, node);
1249
1250                 /*
1251                  * Objects from caches that have a constructor don't get
1252                  * cleared when they're allocated, so we need to do it here.
1253                  */
1254                 if (s->ctor)
1255                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, pages);
1256                 else
1257                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, pages);
1258         }
1259
1260         page->objects = oo_objects(oo);
1261         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1262                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1263                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1264                 1 << oo_order(oo));
1265
1266         return page;
1267 }
1268
1269 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1270                                 void *object)
1271 {
1272         setup_object_debug(s, page, object);
1273         if (unlikely(s->ctor))
1274                 s->ctor(object);
1275 }
1276
1277 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1278 {
1279         struct page *page;
1280         void *start;
1281         void *last;
1282         void *p;
1283
1284         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
1285
1286         page = allocate_slab(s,
1287                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1288         if (!page)
1289                 goto out;
1290
1291         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1292         page->slab = s;
1293         page->flags |= 1 << PG_slab;
1294
1295         start = page_address(page);
1296
1297         if (unlikely(s->flags & SLAB_POISON))
1298                 memset(start, POISON_INUSE, PAGE_SIZE << compound_order(page));
1299
1300         last = start;
1301         for_each_object(p, s, start, page->objects) {
1302                 setup_object(s, page, last);
1303                 set_freepointer(s, last, p);
1304                 last = p;
1305         }
1306         setup_object(s, page, last);
1307         set_freepointer(s, last, NULL);
1308
1309         page->freelist = start;
1310         page->inuse = 0;
1311 out:
1312         return page;
1313 }
1314
1315 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1316 {
1317         int order = compound_order(page);
1318         int pages = 1 << order;
1319
1320         if (kmem_cache_debug(s)) {
1321                 void *p;
1322
1323                 slab_pad_check(s, page);
1324                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1325                                                 page->objects)
1326                         check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE);
1327         }
1328
1329         kmemcheck_free_shadow(page, compound_order(page));
1330
1331         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1332                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1333                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1334                 -pages);
1335
1336         __ClearPageSlab(page);
1337         reset_page_mapcount(page);
1338         if (current->reclaim_state)
1339                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
1340         __free_pages(page, order);
1341 }
1342
1343 #define need_reserve_slab_rcu                                           \
1344         (sizeof(((struct page *)NULL)->lru) < sizeof(struct rcu_head))
1345
1346 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1347 {
1348         struct page *page;
1349
1350         if (need_reserve_slab_rcu)
1351                 page = virt_to_head_page(h);
1352         else
1353                 page = container_of((struct list_head *)h, struct page, lru);
1354
1355         __free_slab(page->slab, page);
1356 }
1357
1358 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1359 {
1360         if (unlikely(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1361                 struct rcu_head *head;
1362
1363                 if (need_reserve_slab_rcu) {
1364                         int order = compound_order(page);
1365                         int offset = (PAGE_SIZE << order) - s->reserved;
1366
1367                         VM_BUG_ON(s->reserved != sizeof(*head));
1368                         head = page_address(page) + offset;
1369                 } else {
1370                         /*
1371                          * RCU free overloads the RCU head over the LRU
1372                          */
1373                         head = (void *)&page->lru;
1374                 }
1375
1376                 call_rcu(head, rcu_free_slab);
1377         } else
1378                 __free_slab(s, page);
1379 }
1380
1381 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1382 {
1383         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1384         free_slab(s, page);
1385 }
1386
1387 /*
1388  * Per slab locking using the pagelock
1389  */
1390 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
1391 {
1392         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
1393 }
1394
1395 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
1396 {
1397         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
1398 }
1399
1400 static __always_inline int slab_trylock(struct page *page)
1401 {
1402         int rc = 1;
1403
1404         rc = bit_spin_trylock(PG_locked, &page->flags);
1405         return rc;
1406 }
1407
1408 /*
1409  * Management of partially allocated slabs
1410  */
1411 static void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1412                                 struct page *page, int tail)
1413 {
1414         spin_lock(&n->list_lock);
1415         n->nr_partial++;
1416         if (tail)
1417                 list_add_tail(&page->lru, &n->partial);
1418         else
1419                 list_add(&page->lru, &n->partial);
1420         spin_unlock(&n->list_lock);
1421 }
1422
1423 static inline void __remove_partial(struct kmem_cache_node *n,
1424                                         struct page *page)
1425 {
1426         list_del(&page->lru);
1427         n->nr_partial--;
1428 }
1429
1430 static void remove_partial(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1431 {
1432         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1433
1434         spin_lock(&n->list_lock);
1435         __remove_partial(n, page);
1436         spin_unlock(&n->list_lock);
1437 }
1438
1439 /*
1440  * Lock slab and remove from the partial list.
1441  *
1442  * Must hold list_lock.
1443  */
1444 static inline int lock_and_freeze_slab(struct kmem_cache_node *n,
1445                                                         struct page *page)
1446 {
1447         if (slab_trylock(page)) {
1448                 __remove_partial(n, page);
1449                 __SetPageSlubFrozen(page);
1450                 return 1;
1451         }
1452         return 0;
1453 }
1454
1455 /*
1456  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1457  */
1458 static struct page *get_partial_node(struct kmem_cache_node *n)
1459 {
1460         struct page *page;
1461
1462         /*
1463          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1464          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1465          * partial slab and there is none available then get_partials()
1466          * will return NULL.
1467          */
1468         if (!n || !n->nr_partial)
1469                 return NULL;
1470
1471         spin_lock(&n->list_lock);
1472         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
1473                 if (lock_and_freeze_slab(n, page))
1474                         goto out;
1475         page = NULL;
1476 out:
1477         spin_unlock(&n->list_lock);
1478         return page;
1479 }
1480
1481 /*
1482  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1483  */
1484 static struct page *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
1485 {
1486 #ifdef CONFIG_NUMA
1487         struct zonelist *zonelist;
1488         struct zoneref *z;
1489         struct zone *zone;
1490         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1491         struct page *page;
1492
1493         /*
1494          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1495          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1496          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1497          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1498          *
1499          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1500          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1501          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1502          * from other nodes and filled up.
1503          *
1504          * If /sys/kernel/slab/xx/defrag_ratio is set to 100 (which makes
1505          * defrag_ratio = 1000) then every (well almost) allocation will
1506          * first attempt to defrag slab caches on other nodes. This means
1507          * scanning over all nodes to look for partial slabs which may be
1508          * expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1509          * with available objects.
1510          */
1511         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1512                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1513                 return NULL;
1514
1515         get_mems_allowed();
1516         zonelist = node_zonelist(slab_node(current->mempolicy), flags);
1517         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1518                 struct kmem_cache_node *n;
1519
1520                 n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1521
1522                 if (n && cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
1523                                 n->nr_partial > s->min_partial) {
1524                         page = get_partial_node(n);
1525                         if (page) {
1526                                 put_mems_allowed();
1527                                 return page;
1528                         }
1529                 }
1530         }
1531         put_mems_allowed();
1532 #endif
1533         return NULL;
1534 }
1535
1536 /*
1537  * Get a partial page, lock it and return it.
1538  */
1539 static struct page *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1540 {
1541         struct page *page;
1542         int searchnode = (node == NUMA_NO_NODE) ? numa_node_id() : node;
1543
1544         page = get_partial_node(get_node(s, searchnode));
1545         if (page || node != NUMA_NO_NODE)
1546                 return page;
1547
1548         return get_any_partial(s, flags);
1549 }
1550
1551 /*
1552  * Move a page back to the lists.
1553  *
1554  * Must be called with the slab lock held.
1555  *
1556  * On exit the slab lock will have been dropped.
1557  */
1558 static void unfreeze_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page, int tail)
1559         __releases(bitlock)
1560 {
1561         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1562
1563         __ClearPageSlubFrozen(page);
1564         if (page->inuse) {
1565
1566                 if (page->freelist) {
1567                         add_partial(n, page, tail);
1568                         stat(s, tail ? DEACTIVATE_TO_TAIL : DEACTIVATE_TO_HEAD);
1569                 } else {
1570                         stat(s, DEACTIVATE_FULL);
1571                         if (kmem_cache_debug(s) && (s->flags & SLAB_STORE_USER))
1572                                 add_full(n, page);
1573                 }
1574                 slab_unlock(page);
1575         } else {
1576                 stat(s, DEACTIVATE_EMPTY);
1577                 if (n->nr_partial < s->min_partial) {
1578                         /*
1579                          * Adding an empty slab to the partial slabs in order
1580                          * to avoid page allocator overhead. This slab needs
1581                          * to come after the other slabs with objects in
1582                          * so that the others get filled first. That way the
1583                          * size of the partial list stays small.
1584                          *
1585                          * kmem_cache_shrink can reclaim any empty slabs from
1586                          * the partial list.
1587                          */
1588                         add_partial(n, page, 1);
1589                         slab_unlock(page);
1590                 } else {
1591                         slab_unlock(page);
1592                         stat(s, FREE_SLAB);
1593                         discard_slab(s, page);
1594                 }
1595         }
1596 }
1597
1598 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1599 /*
1600  * Calculate the next globally unique transaction for disambiguiation
1601  * during cmpxchg. The transactions start with the cpu number and are then
1602  * incremented by CONFIG_NR_CPUS.
1603  */
1604 #define TID_STEP  roundup_pow_of_two(CONFIG_NR_CPUS)
1605 #else
1606 /*
1607  * No preemption supported therefore also no need to check for
1608  * different cpus.
1609  */
1610 #define TID_STEP 1
1611 #endif
1612
1613 static inline unsigned long next_tid(unsigned long tid)
1614 {
1615         return tid + TID_STEP;
1616 }
1617
1618 static inline unsigned int tid_to_cpu(unsigned long tid)
1619 {
1620         return tid % TID_STEP;
1621 }
1622
1623 static inline unsigned long tid_to_event(unsigned long tid)
1624 {
1625         return tid / TID_STEP;
1626 }
1627
1628 static inline unsigned int init_tid(int cpu)
1629 {
1630         return cpu;
1631 }
1632
1633 static inline void note_cmpxchg_failure(const char *n,
1634                 const struct kmem_cache *s, unsigned long tid)
1635 {
1636 #ifdef SLUB_DEBUG_CMPXCHG
1637         unsigned long actual_tid = __this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
1638
1639         printk(KERN_INFO "%s %s: cmpxchg redo ", n, s->name);
1640
1641 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1642         if (tid_to_cpu(tid) != tid_to_cpu(actual_tid))
1643                 printk("due to cpu change %d -> %d\n",
1644                         tid_to_cpu(tid), tid_to_cpu(actual_tid));
1645         else
1646 #endif
1647         if (tid_to_event(tid) != tid_to_event(actual_tid))
1648                 printk("due to cpu running other code. Event %ld->%ld\n",
1649                         tid_to_event(tid), tid_to_event(actual_tid));
1650         else
1651                 printk("for unknown reason: actual=%lx was=%lx target=%lx\n",
1652                         actual_tid, tid, next_tid(tid));
1653 #endif
1654         stat(s, CMPXCHG_DOUBLE_CPU_FAIL);
1655 }
1656
1657 void init_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
1658 {
1659         int cpu;
1660
1661         for_each_possible_cpu(cpu)
1662                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->tid = init_tid(cpu);
1663 }
1664 /*
1665  * Remove the cpu slab
1666  */
1667 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1668         __releases(bitlock)
1669 {
1670         struct page *page = c->page;
1671         int tail = 1;
1672
1673         if (page->freelist)
1674                 stat(s, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
1675         /*
1676          * Merge cpu freelist into slab freelist. Typically we get here
1677          * because both freelists are empty. So this is unlikely
1678          * to occur.
1679          */
1680         while (unlikely(c->freelist)) {
1681                 void **object;
1682
1683                 tail = 0;       /* Hot objects. Put the slab first */
1684
1685                 /* Retrieve object from cpu_freelist */
1686                 object = c->freelist;
1687                 c->freelist = get_freepointer(s, c->freelist);
1688
1689                 /* And put onto the regular freelist */
1690                 set_freepointer(s, object, page->freelist);
1691                 page->freelist = object;
1692                 page->inuse--;
1693         }
1694         c->page = NULL;
1695         c->tid = next_tid(c->tid);
1696         unfreeze_slab(s, page, tail);
1697 }
1698
1699 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1700 {
1701         stat(s, CPUSLAB_FLUSH);
1702         slab_lock(c->page);
1703         deactivate_slab(s, c);
1704 }
1705
1706 /*
1707  * Flush cpu slab.
1708  *
1709  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
1710  */
1711 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
1712 {
1713         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
1714
1715         if (likely(c && c->page))
1716                 flush_slab(s, c);
1717 }
1718
1719 static void flush_cpu_slab(void *d)
1720 {
1721         struct kmem_cache *s = d;
1722
1723         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1724 }
1725
1726 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
1727 {
1728         on_each_cpu(flush_cpu_slab, s, 1);
1729 }
1730
1731 /*
1732  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
1733  * locality expectations.
1734  */
1735 static inline int node_match(struct kmem_cache_cpu *c, int node)
1736 {
1737 #ifdef CONFIG_NUMA
1738         if (node != NUMA_NO_NODE && c->node != node)
1739                 return 0;
1740 #endif
1741         return 1;
1742 }
1743
1744 static int count_free(struct page *page)
1745 {
1746         return page->objects - page->inuse;
1747 }
1748
1749 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
1750                                         int (*get_count)(struct page *))
1751 {
1752         unsigned long flags;
1753         unsigned long x = 0;
1754         struct page *page;
1755
1756         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
1757         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
1758                 x += get_count(page);
1759         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
1760         return x;
1761 }
1762
1763 static inline unsigned long node_nr_objs(struct kmem_cache_node *n)
1764 {
1765 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
1766         return atomic_long_read(&n->total_objects);
1767 #else
1768         return 0;
1769 #endif
1770 }
1771
1772 static noinline void
1773 slab_out_of_memory(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int nid)
1774 {
1775         int node;
1776
1777         printk(KERN_WARNING
1778                 "SLUB: Unable to allocate memory on node %d (gfp=0x%x)\n",
1779                 nid, gfpflags);
1780         printk(KERN_WARNING "  cache: %s, object size: %d, buffer size: %d, "
1781                 "default order: %d, min order: %d\n", s->name, s->objsize,
1782                 s->size, oo_order(s->oo), oo_order(s->min));
1783
1784         if (oo_order(s->min) > get_order(s->objsize))
1785                 printk(KERN_WARNING "  %s debugging increased min order, use "
1786                        "slub_debug=O to disable.\n", s->name);
1787
1788         for_each_online_node(node) {
1789                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
1790                 unsigned long nr_slabs;
1791                 unsigned long nr_objs;
1792                 unsigned long nr_free;
1793
1794                 if (!n)
1795                         continue;
1796
1797                 nr_free  = count_partial(n, count_free);
1798                 nr_slabs = node_nr_slabs(n);
1799                 nr_objs  = node_nr_objs(n);
1800
1801                 printk(KERN_WARNING
1802                         "  node %d: slabs: %ld, objs: %ld, free: %ld\n",
1803                         node, nr_slabs, nr_objs, nr_free);
1804         }
1805 }
1806
1807 /*
1808  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
1809  * debugging duties.
1810  *
1811  * Interrupts are disabled.
1812  *
1813  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
1814  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
1815  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
1816  *
1817  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
1818  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
1819  * rest of the freelist to the lockless freelist.
1820  *
1821  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
1822  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
1823  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
1824  */
1825 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
1826                           unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
1827 {
1828         void **object;
1829         struct page *page;
1830         unsigned long flags;
1831
1832         local_irq_save(flags);
1833 #ifdef CONFIG_PREEMPT
1834         /*
1835          * We may have been preempted and rescheduled on a different
1836          * cpu before disabling interrupts. Need to reload cpu area
1837          * pointer.
1838          */
1839         c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
1840 #endif
1841
1842         /* We handle __GFP_ZERO in the caller */
1843         gfpflags &= ~__GFP_ZERO;
1844
1845         page = c->page;
1846         if (!page)
1847                 goto new_slab;
1848
1849         slab_lock(page);
1850         if (unlikely(!node_match(c, node)))
1851                 goto another_slab;
1852
1853         stat(s, ALLOC_REFILL);
1854
1855 load_freelist:
1856         object = page->freelist;
1857         if (unlikely(!object))
1858                 goto another_slab;
1859         if (kmem_cache_debug(s))
1860                 goto debug;
1861
1862         c->freelist = get_freepointer(s, object);
1863         page->inuse = page->objects;
1864         page->freelist = NULL;
1865
1866         slab_unlock(page);
1867         c->tid = next_tid(c->tid);
1868         local_irq_restore(flags);
1869         stat(s, ALLOC_SLOWPATH);
1870         return object;
1871
1872 another_slab:
1873         deactivate_slab(s, c);
1874
1875 new_slab:
1876         page = get_partial(s, gfpflags, node);
1877         if (page) {
1878                 stat(s, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1879                 c->node = page_to_nid(page);
1880                 c->page = page;
1881                 goto load_freelist;
1882         }
1883
1884         gfpflags &= gfp_allowed_mask;
1885         if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1886                 local_irq_enable();
1887
1888         page = new_slab(s, gfpflags, node);
1889
1890         if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1891                 local_irq_disable();
1892
1893         if (page) {
1894                 c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
1895                 stat(s, ALLOC_SLAB);
1896                 if (c->page)
1897                         flush_slab(s, c);
1898
1899                 slab_lock(page);
1900                 __SetPageSlubFrozen(page);
1901                 c->node = page_to_nid(page);
1902                 c->page = page;
1903                 goto load_freelist;
1904         }
1905         if (!(gfpflags & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1906                 slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
1907         local_irq_restore(flags);
1908         return NULL;
1909 debug:
1910         if (!alloc_debug_processing(s, page, object, addr))
1911                 goto another_slab;
1912
1913         page->inuse++;
1914         page->freelist = get_freepointer(s, object);
1915         deactivate_slab(s, c);
1916         c->page = NULL;
1917         c->node = NUMA_NO_NODE;
1918         local_irq_restore(flags);
1919         return object;
1920 }
1921
1922 /*
1923  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
1924  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
1925  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
1926  *
1927  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
1928  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
1929  *
1930  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
1931  */
1932 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
1933                 gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
1934 {
1935         void **object;
1936         struct kmem_cache_cpu *c;
1937         unsigned long tid;
1938
1939         if (slab_pre_alloc_hook(s, gfpflags))
1940                 return NULL;
1941
1942 redo:
1943
1944         /*
1945          * Must read kmem_cache cpu data via this cpu ptr. Preemption is
1946          * enabled. We may switch back and forth between cpus while
1947          * reading from one cpu area. That does not matter as long
1948          * as we end up on the original cpu again when doing the cmpxchg.
1949          */
1950         c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
1951
1952         /*
1953          * The transaction ids are globally unique per cpu and per operation on
1954          * a per cpu queue. Thus they can be guarantee that the cmpxchg_double
1955          * occurs on the right processor and that there was no operation on the
1956          * linked list in between.
1957          */
1958         tid = c->tid;
1959         barrier();
1960
1961         object = c->freelist;
1962         if (unlikely(!object || !node_match(c, node)))
1963
1964                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
1965
1966         else {
1967                 /*
1968                  * The cmpxchg will only match if there was no additional
1969                  * operation and if we are on the right processor.
1970                  *
1971                  * The cmpxchg does the following atomically (without lock semantics!)
1972                  * 1. Relocate first pointer to the current per cpu area.
1973                  * 2. Verify that tid and freelist have not been changed
1974                  * 3. If they were not changed replace tid and freelist
1975                  *
1976                  * Since this is without lock semantics the protection is only against
1977                  * code executing on this cpu *not* from access by other cpus.
1978                  */
1979                 if (unlikely(!irqsafe_cpu_cmpxchg_double(
1980                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
1981                                 object, tid,
1982                                 get_freepointer_safe(s, object), next_tid(tid)))) {
1983
1984                         note_cmpxchg_failure("slab_alloc", s, tid);
1985                         goto redo;
1986                 }
1987                 stat(s, ALLOC_FASTPATH);
1988         }
1989
1990         if (unlikely(gfpflags & __GFP_ZERO) && object)
1991                 memset(object, 0, s->objsize);
1992
1993         slab_post_alloc_hook(s, gfpflags, object);
1994
1995         return object;
1996 }
1997
1998 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1999 {
2000         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, _RET_IP_);
2001
2002         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret, s->objsize, s->size, gfpflags);
2003
2004         return ret;
2005 }
2006 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
2007
2008 #ifdef CONFIG_TRACING
2009 void *kmem_cache_alloc_trace(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, size_t size)
2010 {
2011         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, _RET_IP_);
2012         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, gfpflags);
2013         return ret;
2014 }
2015 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
2016
2017 void *kmalloc_order_trace(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
2018 {
2019         void *ret = kmalloc_order(size, flags, order);
2020         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, PAGE_SIZE << order, flags);
2021         return ret;
2022 }
2023 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order_trace);
2024 #endif
2025
2026 #ifdef CONFIG_NUMA
2027 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
2028 {
2029         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2030
2031         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
2032                                     s->objsize, s->size, gfpflags, node);
2033
2034         return ret;
2035 }
2036 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
2037
2038 #ifdef CONFIG_TRACING
2039 void *kmem_cache_alloc_node_trace(struct kmem_cache *s,
2040                                     gfp_t gfpflags,
2041                                     int node, size_t size)
2042 {
2043         void *ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, _RET_IP_);
2044
2045         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2046                            size, s->size, gfpflags, node);
2047         return ret;
2048 }
2049 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
2050 #endif
2051 #endif
2052
2053 /*
2054  * Slow patch handling. This may still be called frequently since objects
2055  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
2056  *
2057  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
2058  * lock and free the item. If there is no additional partial page
2059  * handling required then we can return immediately.
2060  */
2061 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2062                         void *x, unsigned long addr)
2063 {
2064         void *prior;
2065         void **object = (void *)x;
2066         unsigned long flags;
2067
2068         local_irq_save(flags);
2069         slab_lock(page);
2070         stat(s, FREE_SLOWPATH);
2071
2072         if (kmem_cache_debug(s) && !free_debug_processing(s, page, x, addr))
2073                 goto out_unlock;
2074
2075         prior = page->freelist;
2076         set_freepointer(s, object, prior);
2077         page->freelist = object;
2078         page->inuse--;
2079
2080         if (unlikely(PageSlubFrozen(page))) {
2081                 stat(s, FREE_FROZEN);
2082                 goto out_unlock;
2083         }
2084
2085         if (unlikely(!page->inuse))
2086                 goto slab_empty;
2087
2088         /*
2089          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
2090          * then add it.
2091          */
2092         if (unlikely(!prior)) {
2093                 add_partial(get_node(s, page_to_nid(page)), page, 1);
2094                 stat(s, FREE_ADD_PARTIAL);
2095         }
2096
2097 out_unlock:
2098         slab_unlock(page);
2099         local_irq_restore(flags);
2100         return;
2101
2102 slab_empty:
2103         if (prior) {
2104                 /*
2105                  * Slab still on the partial list.
2106                  */
2107                 remove_partial(s, page);
2108                 stat(s, FREE_REMOVE_PARTIAL);
2109         }
2110         slab_unlock(page);
2111         local_irq_restore(flags);
2112         stat(s, FREE_SLAB);
2113         discard_slab(s, page);
2114 }
2115
2116 /*
2117  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
2118  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
2119  *
2120  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
2121  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
2122  * the item before.
2123  *
2124  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
2125  * with all sorts of special processing.
2126  */
2127 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s,
2128                         struct page *page, void *x, unsigned long addr)
2129 {
2130         void **object = (void *)x;
2131         struct kmem_cache_cpu *c;
2132         unsigned long tid;
2133
2134         slab_free_hook(s, x);
2135
2136 redo:
2137
2138         /*
2139          * Determine the currently cpus per cpu slab.
2140          * The cpu may change afterward. However that does not matter since
2141          * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
2142          * during the cmpxchg then the free will succedd.
2143          */
2144         c = __this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
2145
2146         tid = c->tid;
2147         barrier();
2148
2149         if (likely(page == c->page)) {
2150                 set_freepointer(s, object, c->freelist);
2151
2152                 if (unlikely(!irqsafe_cpu_cmpxchg_double(
2153                                 s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
2154                                 c->freelist, tid,
2155                                 object, next_tid(tid)))) {
2156
2157                         note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
2158                         goto redo;
2159                 }
2160                 stat(s, FREE_FASTPATH);
2161         } else
2162                 __slab_free(s, page, x, addr);
2163
2164 }
2165
2166 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
2167 {
2168         struct page *page;
2169
2170         page = virt_to_head_page(x);
2171
2172         slab_free(s, page, x, _RET_IP_);
2173
2174         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
2175 }
2176 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
2177
2178 /*
2179  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
2180  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
2181  * get the required alignment by putting one properly sized object after
2182  * another.
2183  *
2184  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
2185  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
2186  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
2187  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
2188  * locking overhead.
2189  */
2190
2191 /*
2192  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
2193  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
2194  * and increases the number of allocations possible without having to
2195  * take the list_lock.
2196  */
2197 static int slub_min_order;
2198 static int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
2199 static int slub_min_objects;
2200
2201 /*
2202  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
2203  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
2204  */
2205 static int slub_nomerge;
2206
2207 /*
2208  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
2209  *
2210  * The order of allocation has significant impact on performance and other
2211  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
2212  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
2213  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
2214  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
2215  * would be wasted.
2216  *
2217  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
2218  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
2219  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
2220  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
2221  *
2222  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
2223  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
2224  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
2225  * of space in favor of a small page order.
2226  *
2227  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
2228  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
2229  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
2230  * the smallest order which will fit the object.
2231  */
2232 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
2233                                 int max_order, int fract_leftover, int reserved)
2234 {
2235         int order;
2236         int rem;
2237         int min_order = slub_min_order;
2238
2239         if (order_objects(min_order, size, reserved) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
2240                 return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
2241
2242         for (order = max(min_order,
2243                                 fls(min_objects * size - 1) - PAGE_SHIFT);
2244                         order <= max_order; order++) {
2245
2246                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
2247
2248                 if (slab_size < min_objects * size + reserved)
2249                         continue;
2250
2251                 rem = (slab_size - reserved) % size;
2252
2253                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
2254                         break;
2255
2256         }
2257
2258         return order;
2259 }
2260
2261 static inline int calculate_order(int size, int reserved)
2262 {
2263         int order;
2264         int min_objects;
2265         int fraction;
2266         int max_objects;
2267
2268         /*
2269          * Attempt to find best configuration for a slab. This
2270          * works by first attempting to generate a layout with
2271          * the best configuration and backing off gradually.
2272          *
2273          * First we reduce the acceptable waste in a slab. Then
2274          * we reduce the minimum objects required in a slab.
2275          */
2276         min_objects = slub_min_objects;
2277         if (!min_objects)
2278                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
2279         max_objects = order_objects(slub_max_order, size, reserved);
2280         min_objects = min(min_objects, max_objects);
2281
2282         while (min_objects > 1) {
2283                 fraction = 16;
2284                 while (fraction >= 4) {
2285                         order = slab_order(size, min_objects,
2286                                         slub_max_order, fraction, reserved);
2287                         if (order <= slub_max_order)
2288                                 return order;
2289                         fraction /= 2;
2290                 }
2291                 min_objects--;
2292         }
2293
2294         /*
2295          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
2296          * lets see if we can place a single object there.
2297          */
2298         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1, reserved);
2299         if (order <= slub_max_order)
2300                 return order;
2301
2302         /*
2303          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
2304          */
2305         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1, reserved);
2306         if (order < MAX_ORDER)
2307                 return order;
2308         return -ENOSYS;
2309 }
2310
2311 /*
2312  * Figure out what the alignment of the objects will be.
2313  */
2314 static unsigned long calculate_alignment(unsigned long flags,
2315                 unsigned long align, unsigned long size)
2316 {
2317         /*
2318          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
2319          * suggestion if the object is sufficiently large.
2320          *
2321          * The hardware cache alignment cannot override the specified
2322          * alignment though. If that is greater then use it.
2323          */
2324         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2325                 unsigned long ralign = cache_line_size();
2326                 while (size <= ralign / 2)
2327                         ralign /= 2;
2328                 align = max(align, ralign);
2329         }
2330
2331         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
2332                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2333
2334         return ALIGN(align, sizeof(void *));
2335 }
2336
2337 static void
2338 init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n, struct kmem_cache *s)
2339 {
2340         n->nr_partial = 0;
2341         spin_lock_init(&n->list_lock);
2342         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
2343 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2344         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
2345         atomic_long_set(&n->total_objects, 0);
2346         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
2347 #endif
2348 }
2349
2350 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2351 {
2352         BUILD_BUG_ON(PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE <
2353                         SLUB_PAGE_SHIFT * sizeof(struct kmem_cache_cpu));
2354
2355 #ifdef CONFIG_CMPXCHG_LOCAL
2356         /*
2357          * Must align to double word boundary for the double cmpxchg instructions
2358          * to work.
2359          */
2360         s->cpu_slab = __alloc_percpu(sizeof(struct kmem_cache_cpu), 2 * sizeof(void *));
2361 #else
2362         /* Regular alignment is sufficient */
2363         s->cpu_slab = alloc_percpu(struct kmem_cache_cpu);
2364 #endif
2365
2366         if (!s->cpu_slab)
2367                 return 0;
2368
2369         init_kmem_cache_cpus(s);
2370
2371         return 1;
2372 }
2373
2374 static struct kmem_cache *kmem_cache_node;
2375
2376 /*
2377  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
2378  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
2379  * possible.
2380  *
2381  * Note that this function only works on the kmalloc_node_cache
2382  * when allocating for the kmalloc_node_cache. This is used for bootstrapping
2383  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
2384  */
2385 static void early_kmem_cache_node_alloc(int node)
2386 {
2387         struct page *page;
2388         struct kmem_cache_node *n;
2389         unsigned long flags;
2390
2391         BUG_ON(kmem_cache_node->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
2392
2393         page = new_slab(kmem_cache_node, GFP_NOWAIT, node);
2394
2395         BUG_ON(!page);
2396         if (page_to_nid(page) != node) {
2397                 printk(KERN_ERR "SLUB: Unable to allocate memory from "
2398                                 "node %d\n", node);
2399                 printk(KERN_ERR "SLUB: Allocating a useless per node structure "
2400                                 "in order to be able to continue\n");
2401         }
2402
2403         n = page->freelist;
2404         BUG_ON(!n);
2405         page->freelist = get_freepointer(kmem_cache_node, n);
2406         page->inuse++;
2407         kmem_cache_node->node[node] = n;
2408 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2409         init_object(kmem_cache_node, n, SLUB_RED_ACTIVE);
2410         init_tracking(kmem_cache_node, n);
2411 #endif
2412         init_kmem_cache_node(n, kmem_cache_node);
2413         inc_slabs_node(kmem_cache_node, node, page->objects);
2414
2415         /*
2416          * lockdep requires consistent irq usage for each lock
2417          * so even though there cannot be a race this early in
2418          * the boot sequence, we still disable irqs.
2419          */
2420         local_irq_save(flags);
2421         add_partial(n, page, 0);
2422         local_irq_restore(flags);
2423 }
2424
2425 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2426 {
2427         int node;
2428
2429         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2430                 struct kmem_cache_node *n = s->node[node];
2431
2432                 if (n)
2433                         kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
2434
2435                 s->node[node] = NULL;
2436         }
2437 }
2438
2439 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2440 {
2441         int node;
2442
2443         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2444                 struct kmem_cache_node *n;
2445
2446                 if (slab_state == DOWN) {
2447                         early_kmem_cache_node_alloc(node);
2448                         continue;
2449                 }
2450                 n = kmem_cache_alloc_node(kmem_cache_node,
2451                                                 GFP_KERNEL, node);
2452
2453                 if (!n) {
2454                         free_kmem_cache_nodes(s);
2455                         return 0;
2456                 }
2457
2458                 s->node[node] = n;
2459                 init_kmem_cache_node(n, s);
2460         }
2461         return 1;
2462 }
2463
2464 static void set_min_partial(struct kmem_cache *s, unsigned long min)
2465 {
2466         if (min < MIN_PARTIAL)
2467                 min = MIN_PARTIAL;
2468         else if (min > MAX_PARTIAL)
2469                 min = MAX_PARTIAL;
2470         s->min_partial = min;
2471 }
2472
2473 /*
2474  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
2475  * a slab object.
2476  */
2477 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
2478 {
2479         unsigned long flags = s->flags;
2480         unsigned long size = s->objsize;
2481         unsigned long align = s->align;
2482         int order;
2483
2484         /*
2485          * Round up object size to the next word boundary. We can only
2486          * place the free pointer at word boundaries and this determines
2487          * the possible location of the free pointer.
2488          */
2489         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
2490
2491 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2492         /*
2493          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
2494          * the slab may touch the object after free or before allocation
2495          * then we should never poison the object itself.
2496          */
2497         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) &&
2498                         !s->ctor)
2499                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
2500         else
2501                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
2502
2503
2504         /*
2505          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
2506          * end of the object and the free pointer. If not then add an
2507          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
2508          */
2509         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->objsize)
2510                 size += sizeof(void *);
2511 #endif
2512
2513         /*
2514          * With that we have determined the number of bytes in actual use
2515          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
2516          */
2517         s->inuse = size;
2518
2519         if (((flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
2520                 s->ctor)) {
2521                 /*
2522                  * Relocate free pointer after the object if it is not
2523                  * permitted to overwrite the first word of the object on
2524                  * kmem_cache_free.
2525                  *
2526                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
2527                  * destructor or are poisoning the objects.
2528                  */
2529                 s->offset = size;
2530                 size += sizeof(void *);
2531         }
2532
2533 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2534         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2535                 /*
2536                  * Need to store information about allocs and frees after
2537                  * the object.
2538                  */
2539                 size += 2 * sizeof(struct track);
2540
2541         if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2542                 /*
2543                  * Add some empty padding so that we can catch
2544                  * overwrites from earlier objects rather than let
2545                  * tracking information or the free pointer be
2546                  * corrupted if a user writes before the start
2547                  * of the object.
2548                  */
2549                 size += sizeof(void *);
2550 #endif
2551
2552         /*
2553          * Determine the alignment based on various parameters that the
2554          * user specified and the dynamic determination of cache line size
2555          * on bootup.
2556          */
2557         align = calculate_alignment(flags, align, s->objsize);
2558         s->align = align;
2559
2560         /*
2561          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
2562          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
2563          * each object to conform to the alignment.
2564          */
2565         size = ALIGN(size, align);
2566         s->size = size;
2567         if (forced_order >= 0)
2568                 order = forced_order;
2569         else
2570                 order = calculate_order(size, s->reserved);
2571
2572         if (order < 0)
2573                 return 0;
2574
2575         s->allocflags = 0;
2576         if (order)
2577                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
2578
2579         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
2580                 s->allocflags |= SLUB_DMA;
2581
2582         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2583                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2584
2585         /*
2586          * Determine the number of objects per slab
2587          */
2588         s->oo = oo_make(order, size, s->reserved);
2589         s->min = oo_make(get_order(size), size, s->reserved);
2590         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
2591                 s->max = s->oo;
2592
2593         return !!oo_objects(s->oo);
2594
2595 }
2596
2597 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s,
2598                 const char *name, size_t size,
2599                 size_t align, unsigned long flags,
2600                 void (*ctor)(void *))
2601 {
2602         memset(s, 0, kmem_size);
2603         s->name = name;
2604         s->ctor = ctor;
2605         s->objsize = size;
2606         s->align = align;
2607         s->flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, ctor);
2608         s->reserved = 0;
2609
2610         if (need_reserve_slab_rcu && (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2611                 s->reserved = sizeof(struct rcu_head);
2612
2613         if (!calculate_sizes(s, -1))
2614                 goto error;
2615         if (disable_higher_order_debug) {
2616                 /*
2617                  * Disable debugging flags that store metadata if the min slab
2618                  * order increased.
2619                  */
2620                 if (get_order(s->size) > get_order(s->objsize)) {
2621                         s->flags &= ~DEBUG_METADATA_FLAGS;
2622                         s->offset = 0;
2623                         if (!calculate_sizes(s, -1))
2624                                 goto error;
2625                 }
2626         }
2627
2628         /*
2629          * The larger the object size is, the more pages we want on the partial
2630          * list to avoid pounding the page allocator excessively.
2631          */
2632         set_min_partial(s, ilog2(s->size));
2633         s->refcount = 1;
2634 #ifdef CONFIG_NUMA
2635         s->remote_node_defrag_ratio = 1000;
2636 #endif
2637         if (!init_kmem_cache_nodes(s))
2638                 goto error;
2639
2640         if (alloc_kmem_cache_cpus(s))
2641                 return 1;
2642
2643         free_kmem_cache_nodes(s);
2644 error:
2645         if (flags & SLAB_PANIC)
2646                 panic("Cannot create slab %s size=%lu realsize=%u "
2647                         "order=%u offset=%u flags=%lx\n",
2648                         s->name, (unsigned long)size, s->size, oo_order(s->oo),
2649                         s->offset, flags);
2650         return 0;
2651 }
2652
2653 /*
2654  * Determine the size of a slab object
2655  */
2656 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
2657 {
2658         return s->objsize;
2659 }
2660 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
2661
2662 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2663                                                         const char *text)
2664 {
2665 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2666         void *addr = page_address(page);
2667         void *p;
2668         unsigned long *map = kzalloc(BITS_TO_LONGS(page->objects) *
2669                                      sizeof(long), GFP_ATOMIC);
2670         if (!map)
2671                 return;
2672         slab_err(s, page, "%s", text);
2673         slab_lock(page);
2674
2675         get_map(s, page, map);
2676         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
2677
2678                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map)) {
2679                         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu\n",
2680                                                         p, p - addr);
2681                         print_tracking(s, p);
2682                 }
2683         }
2684         slab_unlock(page);
2685         kfree(map);
2686 #endif
2687 }
2688
2689 /*
2690  * Attempt to free all partial slabs on a node.
2691  */
2692 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
2693 {
2694         unsigned long flags;
2695         struct page *page, *h;
2696
2697         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2698         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, lru) {
2699                 if (!page->inuse) {
2700                         __remove_partial(n, page);
2701                         discard_slab(s, page);
2702                 } else {
2703                         list_slab_objects(s, page,
2704                                 "Objects remaining on kmem_cache_close()");
2705                 }
2706         }
2707         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2708 }
2709
2710 /*
2711  * Release all resources used by a slab cache.
2712  */
2713 static inline int kmem_cache_close(struct kmem_cache *s)
2714 {
2715         int node;
2716
2717         flush_all(s);
2718         free_percpu(s->cpu_slab);
2719         /* Attempt to free all objects */
2720         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2721                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
2722
2723                 free_partial(s, n);
2724                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
2725                         return 1;
2726         }
2727         free_kmem_cache_nodes(s);
2728         return 0;
2729 }
2730
2731 /*
2732  * Close a cache and release the kmem_cache structure
2733  * (must be used for caches created using kmem_cache_create)
2734  */
2735 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
2736 {
2737         down_write(&slub_lock);
2738         s->refcount--;
2739         if (!s->refcount) {
2740                 list_del(&s->list);
2741                 if (kmem_cache_close(s)) {
2742                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: %s called for cache that "
2743                                 "still has objects.\n", s->name, __func__);
2744                         dump_stack();
2745                 }
2746                 if (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2747                         rcu_barrier();
2748                 sysfs_slab_remove(s);
2749         }
2750         up_write(&slub_lock);
2751 }
2752 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2753
2754 /********************************************************************
2755  *              Kmalloc subsystem
2756  *******************************************************************/
2757
2758 struct kmem_cache *kmalloc_caches[SLUB_PAGE_SHIFT];
2759 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
2760
2761 static struct kmem_cache *kmem_cache;
2762
2763 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2764 static struct kmem_cache *kmalloc_dma_caches[SLUB_PAGE_SHIFT];
2765 #endif
2766
2767 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
2768 {
2769         get_option(&str, &slub_min_order);
2770
2771         return 1;
2772 }
2773
2774 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
2775
2776 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
2777 {
2778         get_option(&str, &slub_max_order);
2779         slub_max_order = min(slub_max_order, MAX_ORDER - 1);
2780
2781         return 1;
2782 }
2783
2784 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
2785
2786 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
2787 {
2788         get_option(&str, &slub_min_objects);
2789
2790         return 1;
2791 }
2792
2793 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
2794
2795 static int __init setup_slub_nomerge(char *str)
2796 {
2797         slub_nomerge = 1;
2798         return 1;
2799 }
2800
2801 __setup("slub_nomerge", setup_slub_nomerge);
2802
2803 static struct kmem_cache *__init create_kmalloc_cache(const char *name,
2804                                                 int size, unsigned int flags)
2805 {
2806         struct kmem_cache *s;
2807
2808         s = kmem_cache_alloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
2809
2810         /*
2811          * This function is called with IRQs disabled during early-boot on
2812          * single CPU so there's no need to take slub_lock here.
2813          */
2814         if (!kmem_cache_open(s, name, size, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
2815                                                                 flags, NULL))
2816                 goto panic;
2817
2818         list_add(&s->list, &slab_caches);
2819         return s;
2820
2821 panic:
2822         panic("Creation of kmalloc slab %s size=%d failed.\n", name, size);
2823         return NULL;
2824 }
2825
2826 /*
2827  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
2828  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
2829  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
2830  * fls.
2831  */
2832 static s8 size_index[24] = {
2833         3,      /* 8 */
2834         4,      /* 16 */
2835         5,      /* 24 */
2836         5,      /* 32 */
2837         6,      /* 40 */
2838         6,      /* 48 */
2839         6,      /* 56 */
2840         6,      /* 64 */
2841         1,      /* 72 */
2842         1,      /* 80 */
2843         1,      /* 88 */
2844         1,      /* 96 */
2845         7,      /* 104 */
2846         7,      /* 112 */
2847         7,      /* 120 */
2848         7,      /* 128 */
2849         2,      /* 136 */
2850         2,      /* 144 */
2851         2,      /* 152 */
2852         2,      /* 160 */
2853         2,      /* 168 */
2854         2,      /* 176 */
2855         2,      /* 184 */
2856         2       /* 192 */
2857 };
2858
2859 static inline int size_index_elem(size_t bytes)
2860 {
2861         return (bytes - 1) / 8;
2862 }
2863
2864 static struct kmem_cache *get_slab(size_t size, gfp_t flags)
2865 {
2866         int index;
2867
2868         if (size <= 192) {
2869                 if (!size)
2870                         return ZERO_SIZE_PTR;
2871
2872                 index = size_index[size_index_elem(size)];
2873         } else
2874                 index = fls(size - 1);
2875
2876 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2877         if (unlikely((flags & SLUB_DMA)))
2878                 return kmalloc_dma_caches[index];
2879
2880 #endif
2881         return kmalloc_caches[index];
2882 }
2883
2884 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
2885 {
2886         struct kmem_cache *s;
2887         void *ret;
2888
2889         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
2890                 return kmalloc_large(size, flags);
2891
2892         s = get_slab(size, flags);
2893
2894         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2895                 return s;
2896
2897         ret = slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE, _RET_IP_);
2898
2899         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
2900
2901         return ret;
2902 }
2903 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
2904
2905 #ifdef CONFIG_NUMA
2906 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
2907 {
2908         struct page *page;
2909         void *ptr = NULL;
2910
2911         flags |= __GFP_COMP | __GFP_NOTRACK;
2912         page = alloc_pages_node(node, flags, get_order(size));
2913         if (page)
2914                 ptr = page_address(page);
2915
2916         kmemleak_alloc(ptr, size, 1, flags);
2917         return ptr;
2918 }
2919
2920 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
2921 {
2922         struct kmem_cache *s;
2923         void *ret;
2924
2925         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE)) {
2926                 ret = kmalloc_large_node(size, flags, node);
2927
2928                 trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
2929                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
2930                                    flags, node);
2931
2932                 return ret;
2933         }
2934
2935         s = get_slab(size, flags);
2936
2937         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2938                 return s;
2939
2940         ret = slab_alloc(s, flags, node, _RET_IP_);
2941
2942         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags, node);
2943
2944         return ret;
2945 }
2946 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
2947 #endif
2948
2949 size_t ksize(const void *object)
2950 {
2951         struct page *page;
2952
2953         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
2954                 return 0;
2955
2956         page = virt_to_head_page(object);
2957
2958         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
2959                 WARN_ON(!PageCompound(page));
2960                 return PAGE_SIZE << compound_order(page);
2961         }
2962
2963         return slab_ksize(page->slab);
2964 }
2965 EXPORT_SYMBOL(ksize);
2966
2967 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2968 bool verify_mem_not_deleted(const void *x)
2969 {
2970         struct page *page;
2971         void *object = (void *)x;
2972         unsigned long flags;
2973         bool rv;
2974
2975         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
2976                 return false;
2977
2978         local_irq_save(flags);
2979
2980         page = virt_to_head_page(x);
2981         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
2982                 /* maybe it was from stack? */
2983                 rv = true;
2984                 goto out_unlock;
2985         }
2986
2987         slab_lock(page);
2988         if (on_freelist(page->slab, page, object)) {
2989                 object_err(page->slab, page, object, "Object is on free-list");
2990                 rv = false;
2991         } else {
2992                 rv = true;
2993         }
2994         slab_unlock(page);
2995
2996 out_unlock:
2997         local_irq_restore(flags);
2998         return rv;
2999 }
3000 EXPORT_SYMBOL(verify_mem_not_deleted);
3001 #endif
3002
3003 void kfree(const void *x)
3004 {
3005         struct page *page;
3006         void *object = (void *)x;
3007
3008         trace_kfree(_RET_IP_, x);
3009
3010         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
3011                 return;
3012
3013         page = virt_to_head_page(x);
3014         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
3015                 BUG_ON(!PageCompound(page));
3016                 kmemleak_free(x);
3017                 put_page(page);
3018                 return;
3019         }
3020         slab_free(page->slab, page, object, _RET_IP_);
3021 }
3022 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3023
3024 /*
3025  * kmem_cache_shrink removes empty slabs from the partial lists and sorts
3026  * the remaining slabs by the number of items in use. The slabs with the
3027  * most items in use come first. New allocations will then fill those up
3028  * and thus they can be removed from the partial lists.
3029  *
3030  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
3031  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
3032  * are freed in them.
3033  */
3034 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
3035 {
3036         int node;
3037         int i;
3038         struct kmem_cache_node *n;
3039         struct page *page;
3040         struct page *t;
3041         int objects = oo_objects(s->max);
3042         struct list_head *slabs_by_inuse =
3043                 kmalloc(sizeof(struct list_head) * objects, GFP_KERNEL);
3044         unsigned long flags;
3045
3046         if (!slabs_by_inuse)
3047                 return -ENOMEM;
3048
3049         flush_all(s);
3050         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3051                 n = get_node(s, node);
3052
3053                 if (!n->nr_partial)
3054                         continue;
3055
3056                 for (i = 0; i < objects; i++)
3057                         INIT_LIST_HEAD(slabs_by_inuse + i);
3058
3059                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3060
3061                 /*
3062                  * Build lists indexed by the items in use in each slab.
3063                  *
3064                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
3065                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
3066                  */
3067                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, lru) {
3068                         if (!page->inuse && slab_trylock(page)) {
3069                                 /*
3070                                  * Must hold slab lock here because slab_free
3071                                  * may have freed the last object and be
3072                                  * waiting to release the slab.
3073                                  */
3074                                 __remove_partial(n, page);
3075                                 slab_unlock(page);
3076                                 discard_slab(s, page);
3077                         } else {
3078                                 list_move(&page->lru,
3079                                 slabs_by_inuse + page->inuse);
3080                         }
3081                 }
3082
3083                 /*
3084                  * Rebuild the partial list with the slabs filled up most
3085                  * first and the least used slabs at the end.
3086                  */
3087                 for (i = objects - 1; i >= 0; i--)
3088                         list_splice(slabs_by_inuse + i, n->partial.prev);
3089
3090                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3091         }
3092
3093         kfree(slabs_by_inuse);
3094         return 0;
3095 }
3096 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
3097
3098 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
3099 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
3100 {
3101         struct kmem_cache *s;
3102
3103         down_read(&slub_lock);
3104         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
3105                 kmem_cache_shrink(s);
3106         up_read(&slub_lock);
3107
3108         return 0;
3109 }
3110
3111 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
3112 {
3113         struct kmem_cache_node *n;
3114         struct kmem_cache *s;
3115         struct memory_notify *marg = arg;
3116         int offline_node;
3117
3118         offline_node = marg->status_change_nid;
3119
3120         /*
3121          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
3122          * for it yet.
3123          */
3124         if (offline_node < 0)
3125                 return;
3126
3127         down_read(&slub_lock);
3128         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3129                 n = get_node(s, offline_node);
3130                 if (n) {
3131                         /*
3132                          * if n->nr_slabs > 0, slabs still exist on the node
3133                          * that is going down. We were unable to free them,
3134                          * and offline_pages() function shouldn't call this
3135                          * callback. So, we must fail.
3136                          */
3137                         BUG_ON(slabs_node(s, offline_node));
3138
3139                         s->node[offline_node] = NULL;
3140                         kmem_cache_free(kmem_cache_node, n);
3141                 }
3142         }
3143         up_read(&slub_lock);
3144 }
3145
3146 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
3147 {
3148         struct kmem_cache_node *n;
3149         struct kmem_cache *s;
3150         struct memory_notify *marg = arg;
3151         int nid = marg->status_change_nid;
3152         int ret = 0;
3153
3154         /*
3155          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
3156          * already created. Nothing to do.
3157          */
3158         if (nid < 0)
3159                 return 0;
3160
3161         /*
3162          * We are bringing a node online. No memory is available yet. We must
3163          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
3164          * online.
3165          */
3166         down_read(&slub_lock);
3167         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3168                 /*
3169                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
3170                  *      since memory is not yet available from the node that
3171                  *      is brought up.
3172                  */
3173                 n = kmem_cache_alloc(kmem_cache_node, GFP_KERNEL);
3174                 if (!n) {
3175                         ret = -ENOMEM;
3176                         goto out;
3177                 }
3178                 init_kmem_cache_node(n, s);
3179                 s->node[nid] = n;
3180         }
3181 out:
3182         up_read(&slub_lock);
3183         return ret;
3184 }
3185
3186 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
3187                                 unsigned long action, void *arg)
3188 {
3189         int ret = 0;
3190
3191         switch (action) {
3192         case MEM_GOING_ONLINE:
3193                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
3194                 break;
3195         case MEM_GOING_OFFLINE:
3196                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
3197                 break;
3198         case MEM_OFFLINE:
3199         case MEM_CANCEL_ONLINE:
3200                 slab_mem_offline_callback(arg);
3201                 break;
3202         case MEM_ONLINE:
3203         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
3204                 break;
3205         }
3206         if (ret)
3207                 ret = notifier_from_errno(ret);
3208         else
3209                 ret = NOTIFY_OK;
3210         return ret;
3211 }
3212
3213 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
3214
3215 /********************************************************************
3216  *                      Basic setup of slabs
3217  *******************************************************************/
3218
3219 /*
3220  * Used for early kmem_cache structures that were allocated using
3221  * the page allocator
3222  */
3223
3224 static void __init kmem_cache_bootstrap_fixup(struct kmem_cache *s)
3225 {
3226         int node;
3227
3228         list_add(&s->list, &slab_caches);
3229         s->refcount = -1;
3230
3231         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3232                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3233                 struct page *p;
3234
3235                 if (n) {
3236                         list_for_each_entry(p, &n->partial, lru)
3237                                 p->slab = s;
3238
3239 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3240                         list_for_each_entry(p, &n->full, lru)
3241                                 p->slab = s;
3242 #endif
3243                 }
3244         }
3245 }
3246
3247 void __init kmem_cache_init(void)
3248 {
3249         int i;
3250         int caches = 0;
3251         struct kmem_cache *temp_kmem_cache;
3252         int order;
3253         struct kmem_cache *temp_kmem_cache_node;
3254         unsigned long kmalloc_size;
3255
3256         kmem_size = offsetof(struct kmem_cache, node) +
3257                                 nr_node_ids * sizeof(struct kmem_cache_node *);
3258
3259         /* Allocate two kmem_caches from the page allocator */
3260         kmalloc_size = ALIGN(kmem_size, cache_line_size());
3261         order = get_order(2 * kmalloc_size);
3262         kmem_cache = (void *)__get_free_pages(GFP_NOWAIT, order);
3263
3264         /*
3265          * Must first have the slab cache available for the allocations of the
3266          * struct kmem_cache_node's. There is special bootstrap code in
3267          * kmem_cache_open for slab_state == DOWN.
3268          */
3269         kmem_cache_node = (void *)kmem_cache + kmalloc_size;
3270
3271         kmem_cache_open(kmem_cache_node, "kmem_cache_node",
3272                 sizeof(struct kmem_cache_node),
3273                 0, SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC, NULL);
3274
3275         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
3276
3277         /* Able to allocate the per node structures */
3278         slab_state = PARTIAL;
3279
3280         temp_kmem_cache = kmem_cache;
3281         kmem_cache_open(kmem_cache, "kmem_cache", kmem_size,
3282                 0, SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC, NULL);
3283         kmem_cache = kmem_cache_alloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
3284         memcpy(kmem_cache, temp_kmem_cache, kmem_size);
3285
3286         /*
3287          * Allocate kmem_cache_node properly from the kmem_cache slab.
3288          * kmem_cache_node is separately allocated so no need to
3289          * update any list pointers.
3290          */
3291         temp_kmem_cache_node = kmem_cache_node;
3292
3293         kmem_cache_node = kmem_cache_alloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
3294         memcpy(kmem_cache_node, temp_kmem_cache_node, kmem_size);
3295
3296         kmem_cache_bootstrap_fixup(kmem_cache_node);
3297
3298         caches++;
3299         kmem_cache_bootstrap_fixup(kmem_cache);
3300         caches++;
3301         /* Free temporary boot structure */
3302         free_pages((unsigned long)temp_kmem_cache, order);
3303
3304         /* Now we can use the kmem_cache to allocate kmalloc slabs */
3305
3306         /*
3307          * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
3308          * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
3309          * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
3310          *
3311          * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
3312          * handle the index determination for the smaller caches.
3313          *
3314          * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
3315          * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
3316          */
3317         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
3318                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
3319
3320         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8) {
3321                 int elem = size_index_elem(i);
3322                 if (elem >= ARRAY_SIZE(size_index))
3323                         break;
3324                 size_index[elem] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
3325         }
3326
3327         if (KMALLOC_MIN_SIZE == 64) {
3328                 /*
3329                  * The 96 byte size cache is not used if the alignment
3330                  * is 64 byte.
3331                  */
3332                 for (i = 64 + 8; i <= 96; i += 8)
3333                         size_index[size_index_elem(i)] = 7;
3334         } else if (KMALLOC_MIN_SIZE == 128) {
3335                 /*
3336                  * The 192 byte sized cache is not used if the alignment
3337                  * is 128 byte. Redirect kmalloc to use the 256 byte cache
3338                  * instead.
3339                  */
3340                 for (i = 128 + 8; i <= 192; i += 8)
3341                         size_index[size_index_elem(i)] = 8;
3342         }
3343
3344         /* Caches that are not of the two-to-the-power-of size */
3345         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 32) {
3346                 kmalloc_caches[1] = create_kmalloc_cache("kmalloc-96", 96, 0);
3347                 caches++;
3348         }
3349
3350         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64) {
3351                 kmalloc_caches[2] = create_kmalloc_cache("kmalloc-192", 192, 0);
3352                 caches++;
3353         }
3354
3355         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i < SLUB_PAGE_SHIFT; i++) {
3356                 kmalloc_caches[i] = create_kmalloc_cache("kmalloc", 1 << i, 0);
3357                 caches++;
3358         }
3359
3360         slab_state = UP;
3361
3362         /* Provide the correct kmalloc names now that the caches are up */
3363         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 32) {
3364                 kmalloc_caches[1]->name = kstrdup(kmalloc_caches[1]->name, GFP_NOWAIT);
3365                 BUG_ON(!kmalloc_caches[1]->name);
3366         }
3367
3368         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64) {
3369                 kmalloc_caches[2]->name = kstrdup(kmalloc_caches[2]->name, GFP_NOWAIT);
3370                 BUG_ON(!kmalloc_caches[2]->name);
3371         }
3372
3373         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i < SLUB_PAGE_SHIFT; i++) {
3374                 char *s = kasprintf(GFP_NOWAIT, "kmalloc-%d", 1 << i);
3375
3376                 BUG_ON(!s);
3377                 kmalloc_caches[i]->name = s;
3378         }
3379
3380 #ifdef CONFIG_SMP
3381         register_cpu_notifier(&slab_notifier);
3382 #endif
3383
3384 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
3385         for (i = 0; i < SLUB_PAGE_SHIFT; i++) {
3386                 struct kmem_cache *s = kmalloc_caches[i];
3387
3388                 if (s && s->size) {
3389                         char *name = kasprintf(GFP_NOWAIT,
3390                                  "dma-kmalloc-%d", s->objsize);
3391
3392                         BUG_ON(!name);
3393                         kmalloc_dma_caches[i] = create_kmalloc_cache(name,
3394                                 s->objsize, SLAB_CACHE_DMA);
3395                 }
3396         }
3397 #endif
3398         printk(KERN_INFO
3399                 "SLUB: Genslabs=%d, HWalign=%d, Order=%d-%d, MinObjects=%d,"
3400                 " CPUs=%d, Nodes=%d\n",
3401                 caches, cache_line_size(),
3402                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
3403                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
3404 }
3405
3406 void __init kmem_cache_init_late(void)
3407 {
3408 }
3409
3410 /*
3411  * Find a mergeable slab cache
3412  */
3413 static int slab_unmergeable(struct kmem_cache *s)
3414 {
3415         if (slub_nomerge || (s->flags & SLUB_NEVER_MERGE))
3416                 return 1;
3417
3418         if (s->ctor)
3419                 return 1;
3420
3421         /*
3422          * We may have set a slab to be unmergeable during bootstrap.
3423          */
3424         if (s->refcount < 0)
3425                 return 1;
3426
3427         return 0;
3428 }
3429
3430 static struct kmem_cache *find_mergeable(size_t size,
3431                 size_t align, unsigned long flags, const char *name,
3432                 void (*ctor)(void *))
3433 {
3434         struct kmem_cache *s;
3435
3436         if (slub_nomerge || (flags & SLUB_NEVER_MERGE))
3437                 return NULL;
3438
3439         if (ctor)
3440                 return NULL;
3441
3442         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
3443         align = calculate_alignment(flags, align, size);
3444         size = ALIGN(size, align);
3445         flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, NULL);
3446
3447         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3448                 if (slab_unmergeable(s))
3449                         continue;
3450
3451                 if (size > s->size)
3452                         continue;
3453
3454                 if ((flags & SLUB_MERGE_SAME) != (s->flags & SLUB_MERGE_SAME))
3455                                 continue;
3456                 /*
3457                  * Check if alignment is compatible.
3458                  * Courtesy of Adrian Drzewiecki
3459                  */
3460                 if ((s->size & ~(align - 1)) != s->size)
3461                         continue;
3462
3463                 if (s->size - size >= sizeof(void *))
3464                         continue;
3465
3466                 return s;
3467         }
3468         return NULL;
3469 }
3470
3471 struct kmem_cache *kmem_cache_create(const char *name, size_t size,
3472                 size_t align, unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
3473 {
3474         struct kmem_cache *s;
3475         char *n;
3476
3477         if (WARN_ON(!name))
3478                 return NULL;
3479
3480         down_write(&slub_lock);
3481         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
3482         if (s) {
3483                 s->refcount++;
3484                 /*
3485                  * Adjust the object sizes so that we clear
3486                  * the complete object on kzalloc.
3487                  */
3488                 s->objsize = max(s->objsize, (int)size);
3489                 s->inuse = max_t(int, s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
3490
3491                 if (sysfs_slab_alias(s, name)) {
3492                         s->refcount--;
3493                         goto err;
3494                 }
3495                 up_write(&slub_lock);
3496                 return s;
3497         }
3498
3499         n = kstrdup(name, GFP_KERNEL);
3500         if (!n)
3501                 goto err;
3502
3503         s = kmalloc(kmem_size, GFP_KERNEL);
3504         if (s) {
3505                 if (kmem_cache_open(s, n,
3506                                 size, align, flags, ctor)) {
3507                         list_add(&s->list, &slab_caches);
3508                         if (sysfs_slab_add(s)) {
3509                                 list_del(&s->list);
3510                                 kfree(n);
3511                                 kfree(s);
3512                                 goto err;
3513                         }
3514                         up_write(&slub_lock);
3515                         return s;
3516                 }
3517                 kfree(n);
3518                 kfree(s);
3519         }
3520 err:
3521         up_write(&slub_lock);
3522
3523         if (flags & SLAB_PANIC)
3524                 panic("Cannot create slabcache %s\n", name);
3525         else
3526                 s = NULL;
3527         return s;
3528 }
3529 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
3530
3531 #ifdef CONFIG_SMP
3532 /*
3533  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
3534  * necessary.
3535  */
3536 static int __cpuinit slab_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3537                 unsigned long action, void *hcpu)
3538 {
3539         long cpu = (long)hcpu;
3540         struct kmem_cache *s;
3541         unsigned long flags;
3542
3543         switch (action) {
3544         case CPU_UP_CANCELED:
3545         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3546         case CPU_DEAD:
3547         case CPU_DEAD_FROZEN:
3548                 down_read(&slub_lock);
3549                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3550                         local_irq_save(flags);
3551                         __flush_cpu_slab(s, cpu);
3552                         local_irq_restore(flags);
3553                 }
3554                 up_read(&slub_lock);
3555                 break;
3556         default:
3557                 break;
3558         }
3559         return NOTIFY_OK;
3560 }
3561
3562 static struct notifier_block __cpuinitdata slab_notifier = {
3563         .notifier_call = slab_cpuup_callback
3564 };
3565
3566 #endif
3567
3568 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags, unsigned long caller)
3569 {
3570         struct kmem_cache *s;
3571         void *ret;
3572
3573         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))
3574                 return kmalloc_large(size, gfpflags);
3575
3576         s = get_slab(size, gfpflags);
3577
3578         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3579                 return s;
3580
3581         ret = slab_alloc(s, gfpflags, NUMA_NO_NODE, caller);
3582
3583         /* Honor the call site pointer we received. */
3584         trace_kmalloc(caller, ret, size, s->size, gfpflags);
3585
3586         return ret;
3587 }
3588
3589 #ifdef CONFIG_NUMA
3590 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags,
3591                                         int node, unsigned long caller)
3592 {
3593         struct kmem_cache *s;
3594         void *ret;
3595
3596         if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE)) {
3597                 ret = kmalloc_large_node(size, gfpflags, node);
3598
3599                 trace_kmalloc_node(caller, ret,
3600                                    size, PAGE_SIZE << get_order(size),
3601                                    gfpflags, node);
3602
3603                 return ret;
3604         }
3605
3606         s = get_slab(size, gfpflags);
3607
3608         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3609                 return s;
3610
3611         ret = slab_alloc(s, gfpflags, node, caller);
3612
3613         /* Honor the call site pointer we received. */
3614         trace_kmalloc_node(caller, ret, size, s->size, gfpflags, node);
3615
3616         return ret;
3617 }
3618 #endif
3619
3620 #ifdef CONFIG_SYSFS
3621 static int count_inuse(struct page *page)
3622 {
3623         return page->inuse;
3624 }
3625
3626 static int count_total(struct page *page)
3627 {
3628         return page->objects;
3629 }
3630 #endif
3631
3632 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
3633 static int validate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3634                                                 unsigned long *map)
3635 {
3636         void *p;
3637         void *addr = page_address(page);
3638
3639         if (!check_slab(s, page) ||
3640                         !on_freelist(s, page, NULL))
3641                 return 0;
3642
3643         /* Now we know that a valid freelist exists */
3644         bitmap_zero(map, page->objects);
3645
3646         get_map(s, page, map);
3647         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
3648                 if (test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
3649                         if (!check_object(s, page, p, SLUB_RED_INACTIVE))
3650                                 return 0;
3651         }
3652
3653         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
3654                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
3655                         if (!check_object(s, page, p, SLUB_RED_ACTIVE))
3656                                 return 0;
3657         return 1;
3658 }
3659
3660 static void validate_slab_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3661                                                 unsigned long *map)
3662 {
3663         if (slab_trylock(page)) {
3664                 validate_slab(s, page, map);
3665                 slab_unlock(page);
3666         } else
3667                 printk(KERN_INFO "SLUB %s: Skipped busy slab 0x%p\n",
3668                         s->name, page);
3669 }
3670
3671 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
3672                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *map)
3673 {
3674         unsigned long count = 0;
3675         struct page *page;
3676         unsigned long flags;
3677
3678         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3679
3680         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru) {
3681                 validate_slab_slab(s, page, map);
3682                 count++;
3683         }
3684         if (count != n->nr_partial)
3685                 printk(KERN_ERR "SLUB %s: %ld partial slabs counted but "
3686                         "counter=%ld\n", s->name, count, n->nr_partial);
3687
3688         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
3689                 goto out;
3690
3691         list_for_each_entry(page, &n->full, lru) {
3692                 validate_slab_slab(s, page, map);
3693                 count++;
3694         }
3695         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs))
3696                 printk(KERN_ERR "SLUB: %s %ld slabs counted but "
3697                         "counter=%ld\n", s->name, count,
3698                         atomic_long_read(&n->nr_slabs));
3699
3700 out:
3701         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3702         return count;
3703 }
3704
3705 static long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
3706 {
3707         int node;
3708         unsigned long count = 0;
3709         unsigned long *map = kmalloc(BITS_TO_LONGS(oo_objects(s->max)) *
3710                                 sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
3711
3712         if (!map)
3713                 return -ENOMEM;
3714
3715         flush_all(s);
3716         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3717                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3718
3719                 count += validate_slab_node(s, n, map);
3720         }
3721         kfree(map);
3722         return count;
3723 }
3724 /*
3725  * Generate lists of code addresses where slabcache objects are allocated
3726  * and freed.
3727  */
3728
3729 struct location {
3730         unsigned long count;
3731         unsigned long addr;
3732         long long sum_time;
3733         long min_time;
3734         long max_time;
3735         long min_pid;
3736         long max_pid;
3737         DECLARE_BITMAP(cpus, NR_CPUS);
3738         nodemask_t nodes;
3739 };
3740
3741 struct loc_track {
3742         unsigned long max;
3743         unsigned long count;
3744         struct location *loc;
3745 };
3746
3747 static void free_loc_track(struct loc_track *t)
3748 {
3749         if (t->max)
3750                 free_pages((unsigned long)t->loc,
3751                         get_order(sizeof(struct location) * t->max));
3752 }
3753
3754 static int alloc_loc_track(struct loc_track *t, unsigned long max, gfp_t flags)
3755 {
3756         struct location *l;
3757         int order;
3758
3759         order = get_order(sizeof(struct location) * max);
3760
3761         l = (void *)__get_free_pages(flags, order);
3762         if (!l)
3763                 return 0;
3764
3765         if (t->count) {
3766                 memcpy(l, t->loc, sizeof(struct location) * t->count);
3767                 free_loc_track(t);
3768         }
3769         t->max = max;
3770         t->loc = l;
3771         return 1;
3772 }
3773
3774 static int add_location(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
3775                                 const struct track *track)
3776 {
3777         long start, end, pos;
3778         struct location *l;
3779         unsigned long caddr;
3780         unsigned long age = jiffies - track->when;
3781
3782         start = -1;
3783         end = t->count;
3784
3785         for ( ; ; ) {
3786                 pos = start + (end - start + 1) / 2;
3787
3788                 /*
3789                  * There is nothing at "end". If we end up there
3790                  * we need to add something to before end.
3791                  */
3792                 if (pos == end)
3793                         break;
3794
3795                 caddr = t->loc[pos].addr;
3796                 if (track->addr == caddr) {
3797
3798                         l = &t->loc[pos];
3799                         l->count++;
3800                         if (track->when) {
3801                                 l->sum_time += age;
3802                                 if (age < l->min_time)
3803                                         l->min_time = age;
3804                                 if (age > l->max_time)
3805                                         l->max_time = age;
3806
3807                                 if (track->pid < l->min_pid)
3808                                         l->min_pid = track->pid;
3809                                 if (track->pid > l->max_pid)
3810                                         l->max_pid = track->pid;
3811
3812                                 cpumask_set_cpu(track->cpu,
3813                                                 to_cpumask(l->cpus));
3814                         }
3815                         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
3816                         return 1;
3817                 }
3818
3819                 if (track->addr < caddr)
3820                         end = pos;
3821                 else
3822                         start = pos;
3823         }
3824
3825         /*
3826          * Not found. Insert new tracking element.
3827          */
3828         if (t->count >= t->max && !alloc_loc_track(t, 2 * t->max, GFP_ATOMIC))
3829                 return 0;
3830
3831         l = t->loc + pos;
3832         if (pos < t->count)
3833                 memmove(l + 1, l,
3834                         (t->count - pos) * sizeof(struct location));
3835         t->count++;
3836         l->count = 1;
3837         l->addr = track->addr;
3838         l->sum_time = age;
3839         l->min_time = age;
3840         l->max_time = age;
3841         l->min_pid = track->pid;
3842         l->max_pid = track->pid;
3843         cpumask_clear(to_cpumask(l->cpus));
3844         cpumask_set_cpu(track->cpu, to_cpumask(l->cpus));
3845         nodes_clear(l->nodes);
3846         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
3847         return 1;
3848 }
3849
3850 static void process_slab(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
3851                 struct page *page, enum track_item alloc,
3852                 unsigned long *map)
3853 {
3854         void *addr = page_address(page);
3855         void *p;
3856
3857         bitmap_zero(map, page->objects);
3858         get_map(s, page, map);
3859
3860         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
3861                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
3862                         add_location(t, s, get_track(s, p, alloc));
3863 }
3864
3865 static int list_locations(struct kmem_cache *s, char *buf,
3866                                         enum track_item alloc)
3867 {
3868         int len = 0;
3869         unsigned long i;
3870         struct loc_track t = { 0, 0, NULL };
3871         int node;
3872         unsigned long *map = kmalloc(BITS_TO_LONGS(oo_objects(s->max)) *
3873                                      sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
3874
3875         if (!map || !alloc_loc_track(&t, PAGE_SIZE / sizeof(struct location),
3876                                      GFP_TEMPORARY)) {
3877                 kfree(map);
3878                 return sprintf(buf, "Out of memory\n");
3879         }
3880         /* Push back cpu slabs */
3881         flush_all(s);
3882
3883         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3884                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3885                 unsigned long flags;
3886                 struct page *page;
3887
3888                 if (!atomic_long_read(&n->nr_slabs))
3889                         continue;
3890
3891                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3892                 list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
3893                         process_slab(&t, s, page, alloc, map);
3894                 list_for_each_entry(page, &n->full, lru)
3895                         process_slab(&t, s, page, alloc, map);
3896                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3897         }
3898
3899         for (i = 0; i < t.count; i++) {
3900                 struct location *l = &t.loc[i];
3901
3902                 if (len > PAGE_SIZE - KSYM_SYMBOL_LEN - 100)
3903                         break;
3904                 len += sprintf(buf + len, "%7ld ", l->count);
3905
3906                 if (l->addr)
3907                         len += sprintf(buf + len, "%pS", (void *)l->addr);
3908                 else
3909                         len += sprintf(buf + len, "<not-available>");
3910
3911                 if (l->sum_time != l->min_time) {
3912                         len += sprintf(buf + len, " age=%ld/%ld/%ld",
3913                                 l->min_time,
3914                                 (long)div_u64(l->sum_time, l->count),
3915                                 l->max_time);
3916                 } else
3917                         len += sprintf(buf + len, " age=%ld",
3918                                 l->min_time);
3919
3920                 if (l->min_pid != l->max_pid)
3921                         len += sprintf(buf + len, " pid=%ld-%ld",
3922                                 l->min_pid, l->max_pid);
3923                 else
3924                         len += sprintf(buf + len, " pid=%ld",
3925                                 l->min_pid);
3926
3927                 if (num_online_cpus() > 1 &&
3928                                 !cpumask_empty(to_cpumask(l->cpus)) &&
3929                                 len < PAGE_SIZE - 60) {
3930                         len += sprintf(buf + len, " cpus=");
3931                         len += cpulist_scnprintf(buf + len, PAGE_SIZE - len - 50,
3932                                                  to_cpumask(l->cpus));
3933                 }
3934
3935                 if (nr_online_nodes > 1 && !nodes_empty(l->nodes) &&
3936                                 len < PAGE_SIZE - 60) {
3937                         len += sprintf(buf + len, " nodes=");
3938                         len += nodelist_scnprintf(buf + len, PAGE_SIZE - len - 50,
3939                                         l->nodes);
3940                 }
3941
3942                 len += sprintf(buf + len, "\n");
3943         }
3944
3945         free_loc_track(&t);
3946         kfree(map);
3947         if (!t.count)
3948                 len += sprintf(buf, "No data\n");
3949         return len;
3950 }
3951 #endif
3952
3953 #ifdef SLUB_RESILIENCY_TEST
3954 static void resiliency_test(void)
3955 {
3956         u8 *p;
3957
3958         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 16 || SLUB_PAGE_SHIFT < 10);
3959
3960         printk(KERN_ERR "SLUB resiliency testing\n");
3961         printk(KERN_ERR "-----------------------\n");
3962         printk(KERN_ERR "A. Corruption after allocation\n");
3963
3964         p = kzalloc(16, GFP_KERNEL);
3965         p[16] = 0x12;
3966         printk(KERN_ERR "\n1. kmalloc-16: Clobber Redzone/next pointer"
3967                         " 0x12->0x%p\n\n", p + 16);
3968
3969         validate_slab_cache(kmalloc_caches[4]);
3970
3971         /* Hmmm... The next two are dangerous */
3972         p = kzalloc(32, GFP_KERNEL);
3973         p[32 + sizeof(void *)] = 0x34;
3974         printk(KERN_ERR "\n2. kmalloc-32: Clobber next pointer/next slab"
3975                         " 0x34 -> -0x%p\n", p);
3976         printk(KERN_ERR
3977                 "If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
3978
3979         validate_slab_cache(kmalloc_caches[5]);
3980         p = kzalloc(64, GFP_KERNEL);
3981         p += 64 + (get_cycles() & 0xff) * sizeof(void *);
3982         *p = 0x56;
3983         printk(KERN_ERR "\n3. kmalloc-64: corrupting random byte 0x56->0x%p\n",
3984                                                                         p);
3985         printk(KERN_ERR
3986                 "If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
3987         validate_slab_cache(kmalloc_caches[6]);
3988
3989         printk(KERN_ERR "\nB. Corruption after free\n");
3990         p = kzalloc(128, GFP_KERNEL);
3991         kfree(p);
3992         *p = 0x78;
3993         printk(KERN_ERR "1. kmalloc-128: Clobber first word 0x78->0x%p\n\n", p);
3994         validate_slab_cache(kmalloc_caches[7]);
3995
3996         p = kzalloc(256, GFP_KERNEL);
3997         kfree(p);
3998         p[50] = 0x9a;
3999         printk(KERN_ERR "\n2. kmalloc-256: Clobber 50th byte 0x9a->0x%p\n\n",
4000                         p);
4001         validate_slab_cache(kmalloc_caches[8]);
4002
4003         p = kzalloc(512, GFP_KERNEL);
4004         kfree(p);
4005         p[512] = 0xab;
4006         printk(KERN_ERR "\n3. kmalloc-512: Clobber redzone 0xab->0x%p\n\n", p);
4007         validate_slab_cache(kmalloc_caches[9]);
4008 }
4009 #else
4010 #ifdef CONFIG_SYSFS
4011 static void resiliency_test(void) {};
4012 #endif
4013 #endif
4014
4015 #ifdef CONFIG_SYSFS
4016 enum slab_stat_type {
4017         SL_ALL,                 /* All slabs */
4018         SL_PARTIAL,             /* Only partially allocated slabs */
4019         SL_CPU,                 /* Only slabs used for cpu caches */
4020         SL_OBJECTS,             /* Determine allocated objects not slabs */
4021         SL_TOTAL                /* Determine object capacity not slabs */
4022 };
4023
4024 #define SO_ALL          (1 << SL_ALL)
4025 #define SO_PARTIAL      (1 << SL_PARTIAL)
4026 #define SO_CPU          (1 << SL_CPU)
4027 #define SO_OBJECTS      (1 << SL_OBJECTS)
4028 #define SO_TOTAL        (1 << SL_TOTAL)
4029
4030 static ssize_t show_slab_objects(struct kmem_cache *s,
4031                             char *buf, unsigned long flags)
4032 {
4033         unsigned long total = 0;
4034         int node;
4035         int x;
4036         unsigned long *nodes;
4037         unsigned long *per_cpu;
4038
4039         nodes = kzalloc(2 * sizeof(unsigned long) * nr_node_ids, GFP_KERNEL);
4040         if (!nodes)
4041                 return -ENOMEM;
4042         per_cpu = nodes + nr_node_ids;
4043
4044         if (flags & SO_CPU) {
4045                 int cpu;
4046
4047                 for_each_possible_cpu(cpu) {
4048                         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu);
4049
4050                         if (!c || c->node < 0)
4051                                 continue;
4052
4053                         if (c->page) {
4054                                         if (flags & SO_TOTAL)
4055                                                 x = c->page->objects;
4056                                 else if (flags & SO_OBJECTS)
4057                                         x = c->page->inuse;
4058                                 else
4059                                         x = 1;
4060
4061                                 total += x;
4062                                 nodes[c->node] += x;
4063                         }
4064                         per_cpu[c->node]++;
4065                 }
4066         }
4067
4068         lock_memory_hotplug();
4069 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4070         if (flags & SO_ALL) {
4071                 for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
4072                         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
4073
4074                 if (flags & SO_TOTAL)
4075                         x = atomic_long_read(&n->total_objects);
4076                 else if (flags & SO_OBJECTS)
4077                         x = atomic_long_read(&n->total_objects) -
4078                                 count_partial(n, count_free);
4079
4080                         else
4081                                 x = atomic_long_read(&n->nr_slabs);
4082                         total += x;
4083                         nodes[node] += x;
4084                 }
4085
4086         } else
4087 #endif
4088         if (flags & SO_PARTIAL) {
4089                 for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
4090                         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
4091
4092                         if (flags & SO_TOTAL)
4093                                 x = count_partial(n, count_total);
4094                         else if (flags & SO_OBJECTS)
4095                                 x = count_partial(n, count_inuse);
4096                         else
4097                                 x = n->nr_partial;
4098                         total += x;
4099                         nodes[node] += x;
4100                 }
4101         }
4102         x = sprintf(buf, "%lu", total);
4103 #ifdef CONFIG_NUMA
4104         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY)
4105                 if (nodes[node])
4106                         x += sprintf(buf + x, " N%d=%lu",
4107                                         node, nodes[node]);
4108 #endif
4109         unlock_memory_hotplug();
4110         kfree(nodes);
4111         return x + sprintf(buf + x, "\n");
4112 }
4113
4114 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4115 static int any_slab_objects(struct kmem_cache *s)
4116 {
4117         int node;
4118
4119         for_each_online_node(node) {
4120                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
4121
4122                 if (!n)
4123                         continue;
4124
4125                 if (atomic_long_read(&n->total_objects))
4126                         return 1;
4127         }
4128         return 0;
4129 }
4130 #endif
4131
4132 #define to_slab_attr(n) container_of(n, struct slab_attribute, attr)
4133 #define to_slab(n) container_of(n, struct kmem_cache, kobj);
4134
4135 struct slab_attribute {
4136         struct attribute attr;
4137         ssize_t (*show)(struct kmem_cache *s, char *buf);
4138         ssize_t (*store)(struct kmem_cache *s, const char *x, size_t count);
4139 };
4140
4141 #define SLAB_ATTR_RO(_name) \
4142         static struct slab_attribute _name##_attr = __ATTR_RO(_name)
4143
4144 #define SLAB_ATTR(_name) \
4145         static struct slab_attribute _name##_attr =  \
4146         __ATTR(_name, 0644, _name##_show, _name##_store)
4147
4148 static ssize_t slab_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4149 {
4150         return sprintf(buf, "%d\n", s->size);
4151 }
4152 SLAB_ATTR_RO(slab_size);
4153
4154 static ssize_t align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4155 {
4156         return sprintf(buf, "%d\n", s->align);
4157 }
4158 SLAB_ATTR_RO(align);
4159
4160 static ssize_t object_size_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4161 {
4162         return sprintf(buf, "%d\n", s->objsize);
4163 }
4164 SLAB_ATTR_RO(object_size);
4165
4166 static ssize_t objs_per_slab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4167 {
4168         return sprintf(buf, "%d\n", oo_objects(s->oo));
4169 }
4170 SLAB_ATTR_RO(objs_per_slab);
4171
4172 static ssize_t order_store(struct kmem_cache *s,
4173                                 const char *buf, size_t length)
4174 {
4175         unsigned long order;
4176         int err;
4177
4178         err = strict_strtoul(buf, 10, &order);
4179         if (err)
4180                 return err;
4181
4182         if (order > slub_max_order || order < slub_min_order)
4183                 return -EINVAL;
4184
4185         calculate_sizes(s, order);
4186         return length;
4187 }
4188
4189 static ssize_t order_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4190 {
4191         return sprintf(buf, "%d\n", oo_order(s->oo));
4192 }
4193 SLAB_ATTR(order);
4194
4195 static ssize_t min_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4196 {
4197         return sprintf(buf, "%lu\n", s->min_partial);
4198 }
4199
4200 static ssize_t min_partial_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
4201                                  size_t length)
4202 {
4203         unsigned long min;
4204         int err;
4205
4206         err = strict_strtoul(buf, 10, &min);
4207         if (err)
4208                 return err;
4209
4210         set_min_partial(s, min);
4211         return length;
4212 }
4213 SLAB_ATTR(min_partial);
4214
4215 static ssize_t ctor_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4216 {
4217         if (!s->ctor)
4218                 return 0;
4219         return sprintf(buf, "%pS\n", s->ctor);
4220 }
4221 SLAB_ATTR_RO(ctor);
4222
4223 static ssize_t aliases_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4224 {
4225         return sprintf(buf, "%d\n", s->refcount - 1);
4226 }
4227 SLAB_ATTR_RO(aliases);
4228
4229 static ssize_t partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4230 {
4231         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL);
4232 }
4233 SLAB_ATTR_RO(partial);
4234
4235 static ssize_t cpu_slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4236 {
4237         return show_slab_objects(s, buf, SO_CPU);
4238 }
4239 SLAB_ATTR_RO(cpu_slabs);
4240
4241 static ssize_t objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4242 {
4243         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_OBJECTS);
4244 }
4245 SLAB_ATTR_RO(objects);
4246
4247 static ssize_t objects_partial_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4248 {
4249         return show_slab_objects(s, buf, SO_PARTIAL|SO_OBJECTS);
4250 }
4251 SLAB_ATTR_RO(objects_partial);
4252
4253 static ssize_t reclaim_account_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4254 {
4255         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT));
4256 }
4257
4258 static ssize_t reclaim_account_store(struct kmem_cache *s,
4259                                 const char *buf, size_t length)
4260 {
4261         s->flags &= ~SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
4262         if (buf[0] == '1')
4263                 s->flags |= SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
4264         return length;
4265 }
4266 SLAB_ATTR(reclaim_account);
4267
4268 static ssize_t hwcache_align_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4269 {
4270         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN));
4271 }
4272 SLAB_ATTR_RO(hwcache_align);
4273
4274 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
4275 static ssize_t cache_dma_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4276 {
4277         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_CACHE_DMA));
4278 }
4279 SLAB_ATTR_RO(cache_dma);
4280 #endif
4281
4282 static ssize_t destroy_by_rcu_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4283 {
4284         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU));
4285 }
4286 SLAB_ATTR_RO(destroy_by_rcu);
4287
4288 static ssize_t reserved_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4289 {
4290         return sprintf(buf, "%d\n", s->reserved);
4291 }
4292 SLAB_ATTR_RO(reserved);
4293
4294 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4295 static ssize_t slabs_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4296 {
4297         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL);
4298 }
4299 SLAB_ATTR_RO(slabs);
4300
4301 static ssize_t total_objects_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4302 {
4303         return show_slab_objects(s, buf, SO_ALL|SO_TOTAL);
4304 }
4305 SLAB_ATTR_RO(total_objects);
4306
4307 static ssize_t sanity_checks_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4308 {
4309         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_DEBUG_FREE));
4310 }
4311
4312 static ssize_t sanity_checks_store(struct kmem_cache *s,
4313                                 const char *buf, size_t length)
4314 {
4315         s->flags &= ~SLAB_DEBUG_FREE;
4316         if (buf[0] == '1')
4317                 s->flags |= SLAB_DEBUG_FREE;
4318         return length;
4319 }
4320 SLAB_ATTR(sanity_checks);
4321
4322 static ssize_t trace_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4323 {
4324         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_TRACE));
4325 }
4326
4327 static ssize_t trace_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
4328                                                         size_t length)
4329 {
4330         s->flags &= ~SLAB_TRACE;
4331         if (buf[0] == '1')
4332                 s->flags |= SLAB_TRACE;
4333         return length;
4334 }
4335 SLAB_ATTR(trace);
4336
4337 static ssize_t red_zone_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4338 {
4339         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_RED_ZONE));
4340 }
4341
4342 static ssize_t red_zone_store(struct kmem_cache *s,
4343                                 const char *buf, size_t length)
4344 {
4345         if (any_slab_objects(s))
4346                 return -EBUSY;
4347
4348         s->flags &= ~SLAB_RED_ZONE;
4349         if (buf[0] == '1')
4350                 s->flags |= SLAB_RED_ZONE;
4351         calculate_sizes(s, -1);
4352         return length;
4353 }
4354 SLAB_ATTR(red_zone);
4355
4356 static ssize_t poison_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4357 {
4358         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_POISON));
4359 }
4360
4361 static ssize_t poison_store(struct kmem_cache *s,
4362                                 const char *buf, size_t length)
4363 {
4364         if (any_slab_objects(s))
4365                 return -EBUSY;
4366
4367         s->flags &= ~SLAB_POISON;
4368         if (buf[0] == '1')
4369                 s->flags |= SLAB_POISON;
4370         calculate_sizes(s, -1);
4371         return length;
4372 }
4373 SLAB_ATTR(poison);
4374
4375 static ssize_t store_user_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4376 {
4377         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_STORE_USER));
4378 }
4379
4380 static ssize_t store_user_store(struct kmem_cache *s,
4381                                 const char *buf, size_t length)
4382 {
4383         if (any_slab_objects(s))
4384                 return -EBUSY;
4385
4386         s->flags &= ~SLAB_STORE_USER;
4387         if (buf[0] == '1')
4388                 s->flags |= SLAB_STORE_USER;
4389         calculate_sizes(s, -1);
4390         return length;
4391 }
4392 SLAB_ATTR(store_user);
4393
4394 static ssize_t validate_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4395 {
4396         return 0;
4397 }
4398
4399 static ssize_t validate_store(struct kmem_cache *s,
4400                         const char *buf, size_t length)
4401 {
4402         int ret = -EINVAL;
4403
4404         if (buf[0] == '1') {
4405                 ret = validate_slab_cache(s);
4406                 if (ret >= 0)
4407                         ret = length;
4408         }
4409         return ret;
4410 }
4411 SLAB_ATTR(validate);
4412
4413 static ssize_t alloc_calls_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4414 {
4415         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4416                 return -ENOSYS;
4417         return list_locations(s, buf, TRACK_ALLOC);
4418 }
4419 SLAB_ATTR_RO(alloc_calls);
4420
4421 static ssize_t free_calls_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4422 {
4423         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
4424                 return -ENOSYS;
4425         return list_locations(s, buf, TRACK_FREE);
4426 }
4427 SLAB_ATTR_RO(free_calls);
4428 #endif /* CONFIG_SLUB_DEBUG */
4429
4430 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
4431 static ssize_t failslab_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4432 {
4433         return sprintf(buf, "%d\n", !!(s->flags & SLAB_FAILSLAB));
4434 }
4435
4436 static ssize_t failslab_store(struct kmem_cache *s, const char *buf,
4437                                                         size_t length)
4438 {
4439         s->flags &= ~SLAB_FAILSLAB;
4440         if (buf[0] == '1')
4441                 s->flags |= SLAB_FAILSLAB;
4442         return length;
4443 }
4444 SLAB_ATTR(failslab);
4445 #endif
4446
4447 static ssize_t shrink_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4448 {
4449         return 0;
4450 }
4451
4452 static ssize_t shrink_store(struct kmem_cache *s,
4453                         const char *buf, size_t length)
4454 {
4455         if (buf[0] == '1') {
4456                 int rc = kmem_cache_shrink(s);
4457
4458                 if (rc)
4459                         return rc;
4460         } else
4461                 return -EINVAL;
4462         return length;
4463 }
4464 SLAB_ATTR(shrink);
4465
4466 #ifdef CONFIG_NUMA
4467 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_show(struct kmem_cache *s, char *buf)
4468 {
4469         return sprintf(buf, "%d\n", s->remote_node_defrag_ratio / 10);
4470 }
4471
4472 static ssize_t remote_node_defrag_ratio_store(struct kmem_cache *s,
4473                                 const char *buf, size_t length)
4474 {
4475         unsigned long ratio;
4476         int err;
4477
4478         err = strict_strtoul(buf, 10, &ratio);
4479         if (err)
4480                 return err;
4481
4482         if (ratio <= 100)
4483                 s->remote_node_defrag_ratio = ratio * 10;
4484
4485         return length;
4486 }
4487 SLAB_ATTR(remote_node_defrag_ratio);
4488 #endif
4489
4490 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
4491 static int show_stat(struct kmem_cache *s, char *buf, enum stat_item si)
4492 {
4493         unsigned long sum  = 0;
4494         int cpu;
4495         int len;
4496         int *data = kmalloc(nr_cpu_ids * sizeof(int), GFP_KERNEL);
4497
4498         if (!data)
4499                 return -ENOMEM;
4500
4501         for_each_online_cpu(cpu) {
4502                 unsigned x = per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si];
4503
4504                 data[cpu] = x;
4505                 sum += x;
4506         }
4507
4508         len = sprintf(buf, "%lu", sum);
4509
4510 #ifdef CONFIG_SMP
4511         for_each_online_cpu(cpu) {
4512                 if (data[cpu] && len < PAGE_SIZE - 20)
4513                         len += sprintf(buf + len, " C%d=%u", cpu, data[cpu]);
4514         }
4515 #endif
4516         kfree(data);
4517         return len + sprintf(buf + len, "\n");
4518 }
4519
4520 static void clear_stat(struct kmem_cache *s, enum stat_item si)
4521 {
4522         int cpu;
4523
4524         for_each_online_cpu(cpu)
4525                 per_cpu_ptr(s->cpu_slab, cpu)->stat[si] = 0;
4526 }
4527
4528 #define STAT_ATTR(si, text)                                     \
4529 static ssize_t text##_show(struct kmem_cache *s, char *buf)     \
4530 {                                                               \
4531         return show_stat(s, buf, si);                           \
4532 }                                                               \
4533 static ssize_t text##_store(struct kmem_cache *s,               \
4534                                 const char *buf, size_t length) \
4535 {                                                               \
4536         if (buf[0] != '0')                                      \
4537                 return -EINVAL;                                 \
4538         clear_stat(s, si);                                      \
4539         return length;                                          \
4540 }                                                               \
4541 SLAB_ATTR(text);                                                \
4542
4543 STAT_ATTR(ALLOC_FASTPATH, alloc_fastpath);
4544 STAT_ATTR(ALLOC_SLOWPATH, alloc_slowpath);
4545 STAT_ATTR(FREE_FASTPATH, free_fastpath);
4546 STAT_ATTR(FREE_SLOWPATH, free_slowpath);
4547 STAT_ATTR(FREE_FROZEN, free_frozen);
4548 STAT_ATTR(FREE_ADD_PARTIAL, free_add_partial);
4549 STAT_ATTR(FREE_REMOVE_PARTIAL, free_remove_partial);
4550 STAT_ATTR(ALLOC_FROM_PARTIAL, alloc_from_partial);
4551 STAT_ATTR(ALLOC_SLAB, alloc_slab);
4552 STAT_ATTR(ALLOC_REFILL, alloc_refill);
4553 STAT_ATTR(FREE_SLAB, free_slab);
4554 STAT_ATTR(CPUSLAB_FLUSH, cpuslab_flush);
4555 STAT_ATTR(DEACTIVATE_FULL, deactivate_full);
4556 STAT_ATTR(DEACTIVATE_EMPTY, deactivate_empty);
4557 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_HEAD, deactivate_to_head);
4558 STAT_ATTR(DEACTIVATE_TO_TAIL, deactivate_to_tail);
4559 STAT_ATTR(DEACTIVATE_REMOTE_FREES, deactivate_remote_frees);
4560 STAT_ATTR(ORDER_FALLBACK, order_fallback);
4561 #endif
4562
4563 static struct attribute *slab_attrs[] = {
4564         &slab_size_attr.attr,
4565         &object_size_attr.attr,
4566         &objs_per_slab_attr.attr,
4567         &order_attr.attr,
4568         &min_partial_attr.attr,
4569         &objects_attr.attr,
4570         &objects_partial_attr.attr,
4571         &partial_attr.attr,
4572         &cpu_slabs_attr.attr,
4573         &ctor_attr.attr,
4574         &aliases_attr.attr,
4575         &align_attr.attr,
4576         &hwcache_align_attr.attr,
4577         &reclaim_account_attr.attr,
4578         &destroy_by_rcu_attr.attr,
4579         &shrink_attr.attr,
4580         &reserved_attr.attr,
4581 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
4582         &total_objects_attr.attr,
4583         &slabs_attr.attr,
4584         &sanity_checks_attr.attr,
4585         &trace_attr.attr,
4586         &red_zone_attr.attr,
4587         &poison_attr.attr,
4588         &store_user_attr.attr,
4589         &validate_attr.attr,
4590         &alloc_calls_attr.attr,
4591         &free_calls_attr.attr,
4592 #endif
4593 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
4594         &cache_dma_attr.attr,
4595 #endif
4596 #ifdef CONFIG_NUMA
4597         &remote_node_defrag_ratio_attr.attr,
4598 #endif
4599 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
4600         &alloc_fastpath_attr.attr,
4601         &alloc_slowpath_attr.attr,
4602         &free_fastpath_attr.attr,
4603         &free_slowpath_attr.attr,
4604         &free_frozen_attr.attr,
4605         &free_add_partial_attr.attr,
4606         &free_remove_partial_attr.attr,
4607         &alloc_from_partial_attr.attr,
4608         &alloc_slab_attr.attr,
4609         &alloc_refill_attr.attr,
4610         &free_slab_attr.attr,
4611         &cpuslab_flush_attr.attr,
4612         &deactivate_full_attr.attr,
4613         &deactivate_empty_attr.attr,
4614         &deactivate_to_head_attr.attr,
4615         &deactivate_to_tail_attr.attr,
4616         &deactivate_remote_frees_attr.attr,
4617         &order_fallback_attr.attr,
4618 #endif
4619 #ifdef CONFIG_FAILSLAB
4620         &failslab_attr.attr,
4621 #endif
4622
4623         NULL
4624 };
4625
4626 static struct attribute_group slab_attr_group = {
4627         .attrs = slab_attrs,
4628 };
4629
4630 static ssize_t slab_attr_show(struct kobject *kobj,
4631                                 struct attribute *attr,
4632                                 char *buf)
4633 {
4634         struct slab_attribute *attribute;
4635         struct kmem_cache *s;
4636         int err;
4637
4638         attribute = to_slab_attr(attr);
4639         s = to_slab(kobj);
4640
4641         if (!attribute->show)
4642                 return -EIO;
4643
4644         err = attribute->show(s, buf);
4645
4646         return err;
4647 }
4648
4649 static ssize_t slab_attr_store(struct kobject *kobj,
4650                                 struct attribute *attr,
4651                                 const char *buf, size_t len)
4652 {
4653         struct slab_attribute *attribute;
4654         struct kmem_cache *s;
4655         int err;
4656
4657         attribute = to_slab_attr(attr);
4658         s = to_slab(kobj);
4659
4660         if (!attribute->store)
4661                 return -EIO;
4662
4663         err = attribute->store(s, buf, len);
4664
4665         return err;
4666 }
4667
4668 static void kmem_cache_release(struct kobject *kobj)
4669 {
4670         struct kmem_cache *s = to_slab(kobj);
4671
4672         kfree(s->name);
4673         kfree(s);
4674 }
4675
4676 static const struct sysfs_ops slab_sysfs_ops = {
4677         .show = slab_attr_show,
4678         .store = slab_attr_store,
4679 };
4680
4681 static struct kobj_type slab_ktype = {
4682         .sysfs_ops = &slab_sysfs_ops,
4683         .release = kmem_cache_release
4684 };
4685
4686 static int uevent_filter(struct kset *kset, struct kobject *kobj)
4687 {
4688         struct kobj_type *ktype = get_ktype(kobj);
4689
4690         if (ktype == &slab_ktype)
4691                 return 1;
4692         return 0;
4693 }
4694
4695 static const struct kset_uevent_ops slab_uevent_ops = {
4696         .filter = uevent_filter,
4697 };
4698
4699 static struct kset *slab_kset;
4700
4701 #define ID_STR_LENGTH 64
4702
4703 /* Create a unique string id for a slab cache:
4704  *
4705  * Format       :[flags-]size
4706  */
4707 static char *create_unique_id(struct kmem_cache *s)
4708 {
4709         char *name = kmalloc(ID_STR_LENGTH, GFP_KERNEL);
4710         char *p = name;
4711
4712         BUG_ON(!name);
4713
4714         *p++ = ':';
4715         /*
4716          * First flags affecting slabcache operations. We will only
4717          * get here for aliasable slabs so we do not need to support
4718          * too many flags. The flags here must cover all flags that
4719          * are matched during merging to guarantee that the id is
4720          * unique.
4721          */
4722         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
4723                 *p++ = 'd';
4724         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
4725                 *p++ = 'a';
4726         if (s->flags & SLAB_DEBUG_FREE)
4727                 *p++ = 'F';
4728         if (!(s->flags & SLAB_NOTRACK))
4729                 *p++ = 't';
4730         if (p != name + 1)
4731                 *p++ = '-';
4732         p += sprintf(p, "%07d", s->size);
4733         BUG_ON(p > name + ID_STR_LENGTH - 1);
4734         return name;
4735 }
4736
4737 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
4738 {
4739         int err;
4740         const char *name;
4741         int unmergeable;
4742
4743         if (slab_state < SYSFS)
4744                 /* Defer until later */
4745                 return 0;
4746
4747         unmergeable = slab_unmergeable(s);
4748         if (unmergeable) {
4749                 /*
4750                  * Slabcache can never be merged so we can use the name proper.
4751                  * This is typically the case for debug situations. In that
4752                  * case we can catch duplicate names easily.
4753                  */
4754                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, s->name);
4755                 name = s->name;
4756         } else {
4757                 /*
4758                  * Create a unique name for the slab as a target
4759                  * for the symlinks.
4760                  */
4761                 name = create_unique_id(s);
4762         }
4763
4764         s->kobj.kset = slab_kset;
4765         err = kobject_init_and_add(&s->kobj, &slab_ktype, NULL, name);
4766         if (err) {
4767                 kobject_put(&s->kobj);
4768                 return err;
4769         }
4770
4771         err = sysfs_create_group(&s->kobj, &slab_attr_group);
4772         if (err) {
4773                 kobject_del(&s->kobj);
4774                 kobject_put(&s->kobj);
4775                 return err;
4776         }
4777         kobject_uevent(&s->kobj, KOBJ_ADD);
4778         if (!unmergeable) {
4779                 /* Setup first alias */
4780                 sysfs_slab_alias(s, s->name);
4781                 kfree(name);
4782         }
4783         return 0;
4784 }
4785
4786 static void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s)
4787 {
4788         if (slab_state < SYSFS)
4789                 /*
4790                  * Sysfs has not been setup yet so no need to remove the
4791                  * cache from sysfs.
4792                  */
4793                 return;
4794
4795         kobject_uevent(&s->kobj, KOBJ_REMOVE);
4796         kobject_del(&s->kobj);
4797         kobject_put(&s->kobj);
4798 }
4799
4800 /*
4801  * Need to buffer aliases during bootup until sysfs becomes
4802  * available lest we lose that information.
4803  */
4804 struct saved_alias {
4805         struct kmem_cache *s;
4806         const char *name;
4807         struct saved_alias *next;
4808 };
4809
4810 static struct saved_alias *alias_list;
4811
4812 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *name)
4813 {
4814         struct saved_alias *al;
4815
4816         if (slab_state == SYSFS) {
4817                 /*
4818                  * If we have a leftover link then remove it.
4819                  */
4820                 sysfs_remove_link(&slab_kset->kobj, name);
4821                 return sysfs_create_link(&slab_kset->kobj, &s->kobj, name);
4822         }
4823
4824         al = kmalloc(sizeof(struct saved_alias), GFP_KERNEL);
4825         if (!al)
4826                 return -ENOMEM;
4827
4828         al->s = s;
4829         al->name = name;
4830         al->next = alias_list;
4831         alias_list = al;
4832         return 0;
4833 }
4834
4835 static int __init slab_sysfs_init(void)
4836 {
4837         struct kmem_cache *s;
4838         int err;
4839
4840         down_write(&slub_lock);
4841
4842         slab_kset = kset_create_and_add("slab", &slab_uevent_ops, kernel_kobj);
4843         if (!slab_kset) {
4844                 up_write(&slub_lock);
4845                 printk(KERN_ERR "Cannot register slab subsystem.\n");
4846                 return -ENOSYS;
4847         }
4848
4849         slab_state = SYSFS;
4850
4851         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
4852                 err = sysfs_slab_add(s);
4853                 if (err)
4854                         printk(KERN_ERR "SLUB: Unable to add boot slab %s"
4855                                                 " to sysfs\n", s->name);
4856         }
4857
4858         while (alias_list) {
4859                 struct saved_alias *al = alias_list;
4860
4861                 alias_list = alias_list->next;
4862                 err = sysfs_slab_alias(al->s, al->name);
4863                 if (err)
4864                         printk(KERN_ERR "SLUB: Unable to add boot slab alias"
4865                                         " %s to sysfs\n", s->name);
4866                 kfree(al);
4867         }
4868
4869         up_write(&slub_lock);
4870         resiliency_test();
4871         return 0;
4872 }
4873
4874 __initcall(slab_sysfs_init);
4875 #endif /* CONFIG_SYSFS */
4876
4877 /*
4878  * The /proc/slabinfo ABI
4879  */
4880 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4881 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
4882 {
4883         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
4884         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> "
4885                  "<objperslab> <pagesperslab>");
4886         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
4887         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
4888         seq_putc(m, '\n');
4889 }
4890
4891 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4892 {
4893         loff_t n = *pos;
4894
4895         down_read(&slub_lock);
4896         if (!n)
4897                 print_slabinfo_header(m);
4898
4899         return seq_list_start(&slab_caches, *pos);
4900 }
4901
4902 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4903 {
4904         return seq_list_next(p, &slab_caches, pos);
4905 }
4906
4907 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4908 {
4909         up_read(&slub_lock);
4910 }
4911
4912 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4913 {
4914         unsigned long nr_partials = 0;
4915         unsigned long nr_slabs = 0;
4916         unsigned long nr_inuse = 0;
4917         unsigned long nr_objs = 0;
4918         unsigned long nr_free = 0;
4919         struct kmem_cache *s;
4920         int node;
4921
4922         s = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
4923
4924         for_each_online_node(node) {
4925                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
4926
4927                 if (!n)
4928                         continue;
4929
4930                 nr_partials += n->nr_partial;
4931                 nr_slabs += atomic_long_read(&n->nr_slabs);
4932                 nr_objs += atomic_long_read(&n->total_objects);
4933                 nr_free += count_partial(n, count_free);
4934         }
4935
4936         nr_inuse = nr_objs - nr_free;
4937
4938         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d", s->name, nr_inuse,
4939                    nr_objs, s->size, oo_objects(s->oo),
4940                    (1 << oo_order(s->oo)));
4941         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u", 0, 0, 0);
4942         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu", nr_slabs, nr_slabs,
4943                    0UL);
4944         seq_putc(m, '\n');
4945         return 0;
4946 }
4947
4948 static const struct seq_operations slabinfo_op = {
4949         .start = s_start,
4950         .next = s_next,
4951         .stop = s_stop,
4952         .show = s_show,
4953 };
4954
4955 static int slabinfo_open(struct inode *inode, struct file *file)
4956 {
4957         return seq_open(file, &slabinfo_op);
4958 }
4959
4960 static const struct file_operations proc_slabinfo_operations = {
4961         .open           = slabinfo_open,
4962         .read           = seq_read,
4963         .llseek         = seq_lseek,
4964         .release        = seq_release,
4965 };
4966
4967 static int __init slab_proc_init(void)
4968 {
4969         proc_create("slabinfo", S_IRUGO, NULL, &proc_slabinfo_operations);
4970         return 0;
4971 }
4972 module_init(slab_proc_init);
4973 #endif /* CONFIG_SLABINFO */