992ecd4f0d393c748dceec95e3ddd714b16557b4
[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 <clameter@sgi.com>
9  */
10
11 #include <linux/mm.h>
12 #include <linux/module.h>
13 #include <linux/bit_spinlock.h>
14 #include <linux/interrupt.h>
15 #include <linux/bitops.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/seq_file.h>
18 #include <linux/cpu.h>
19 #include <linux/cpuset.h>
20 #include <linux/mempolicy.h>
21 #include <linux/ctype.h>
22 #include <linux/kallsyms.h>
23 #include <linux/memory.h>
24
25 /*
26  * Lock order:
27  *   1. slab_lock(page)
28  *   2. slab->list_lock
29  *
30  *   The slab_lock protects operations on the object of a particular
31  *   slab and its metadata in the page struct. If the slab lock
32  *   has been taken then no allocations nor frees can be performed
33  *   on the objects in the slab nor can the slab be added or removed
34  *   from the partial or full lists since this would mean modifying
35  *   the page_struct of the slab.
36  *
37  *   The list_lock protects the partial and full list on each node and
38  *   the partial slab counter. If taken then no new slabs may be added or
39  *   removed from the lists nor make the number of partial slabs be modified.
40  *   (Note that the total number of slabs is an atomic value that may be
41  *   modified without taking the list lock).
42  *
43  *   The list_lock is a centralized lock and thus we avoid taking it as
44  *   much as possible. As long as SLUB does not have to handle partial
45  *   slabs, operations can continue without any centralized lock. F.e.
46  *   allocating a long series of objects that fill up slabs does not require
47  *   the list lock.
48  *
49  *   The lock order is sometimes inverted when we are trying to get a slab
50  *   off a list. We take the list_lock and then look for a page on the list
51  *   to use. While we do that objects in the slabs may be freed. We can
52  *   only operate on the slab if we have also taken the slab_lock. So we use
53  *   a slab_trylock() on the slab. If trylock was successful then no frees
54  *   can occur anymore and we can use the slab for allocations etc. If the
55  *   slab_trylock() does not succeed then frees are in progress in the slab and
56  *   we must stay away from it for a while since we may cause a bouncing
57  *   cacheline if we try to acquire the lock. So go onto the next slab.
58  *   If all pages are busy then we may allocate a new slab instead of reusing
59  *   a partial slab. A new slab has noone operating on it and thus there is
60  *   no danger of cacheline contention.
61  *
62  *   Interrupts are disabled during allocation and deallocation in order to
63  *   make the slab allocator safe to use in the context of an irq. In addition
64  *   interrupts are disabled to ensure that the processor does not change
65  *   while handling per_cpu slabs, due to kernel preemption.
66  *
67  * SLUB assigns one slab for allocation to each processor.
68  * Allocations only occur from these slabs called cpu slabs.
69  *
70  * Slabs with free elements are kept on a partial list and during regular
71  * operations no list for full slabs is used. If an object in a full slab is
72  * freed then the slab will show up again on the partial lists.
73  * We track full slabs for debugging purposes though because otherwise we
74  * cannot scan all objects.
75  *
76  * Slabs are freed when they become empty. Teardown and setup is
77  * minimal so we rely on the page allocators per cpu caches for
78  * fast frees and allocs.
79  *
80  * Overloading of page flags that are otherwise used for LRU management.
81  *
82  * PageActive           The slab is frozen and exempt from list processing.
83  *                      This means that the slab is dedicated to a purpose
84  *                      such as satisfying allocations for a specific
85  *                      processor. Objects may be freed in the slab while
86  *                      it is frozen but slab_free will then skip the usual
87  *                      list operations. It is up to the processor holding
88  *                      the slab to integrate the slab into the slab lists
89  *                      when the slab is no longer needed.
90  *
91  *                      One use of this flag is to mark slabs that are
92  *                      used for allocations. Then such a slab becomes a cpu
93  *                      slab. The cpu slab may be equipped with an additional
94  *                      freelist that allows lockless access to
95  *                      free objects in addition to the regular freelist
96  *                      that requires the slab lock.
97  *
98  * PageError            Slab requires special handling due to debug
99  *                      options set. This moves slab handling out of
100  *                      the fast path and disables lockless freelists.
101  */
102
103 #define FROZEN (1 << PG_active)
104
105 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
106 #define SLABDEBUG (1 << PG_error)
107 #else
108 #define SLABDEBUG 0
109 #endif
110
111 static inline int SlabFrozen(struct page *page)
112 {
113         return page->flags & FROZEN;
114 }
115
116 static inline void SetSlabFrozen(struct page *page)
117 {
118         page->flags |= FROZEN;
119 }
120
121 static inline void ClearSlabFrozen(struct page *page)
122 {
123         page->flags &= ~FROZEN;
124 }
125
126 static inline int SlabDebug(struct page *page)
127 {
128         return page->flags & SLABDEBUG;
129 }
130
131 static inline void SetSlabDebug(struct page *page)
132 {
133         page->flags |= SLABDEBUG;
134 }
135
136 static inline void ClearSlabDebug(struct page *page)
137 {
138         page->flags &= ~SLABDEBUG;
139 }
140
141 /*
142  * Issues still to be resolved:
143  *
144  * - Support PAGE_ALLOC_DEBUG. Should be easy to do.
145  *
146  * - Variable sizing of the per node arrays
147  */
148
149 /* Enable to test recovery from slab corruption on boot */
150 #undef SLUB_RESILIENCY_TEST
151
152 /*
153  * Mininum number of partial slabs. These will be left on the partial
154  * lists even if they are empty. kmem_cache_shrink may reclaim them.
155  */
156 #define MIN_PARTIAL 5
157
158 /*
159  * Maximum number of desirable partial slabs.
160  * The existence of more partial slabs makes kmem_cache_shrink
161  * sort the partial list by the number of objects in the.
162  */
163 #define MAX_PARTIAL 10
164
165 #define DEBUG_DEFAULT_FLAGS (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | \
166                                 SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER)
167
168 /*
169  * Set of flags that will prevent slab merging
170  */
171 #define SLUB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
172                 SLAB_TRACE | SLAB_DESTROY_BY_RCU)
173
174 #define SLUB_MERGE_SAME (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | \
175                 SLAB_CACHE_DMA)
176
177 #ifndef ARCH_KMALLOC_MINALIGN
178 #define ARCH_KMALLOC_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
179 #endif
180
181 #ifndef ARCH_SLAB_MINALIGN
182 #define ARCH_SLAB_MINALIGN __alignof__(unsigned long long)
183 #endif
184
185 /* Internal SLUB flags */
186 #define __OBJECT_POISON         0x80000000 /* Poison object */
187 #define __SYSFS_ADD_DEFERRED    0x40000000 /* Not yet visible via sysfs */
188
189 static int kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
190
191 #ifdef CONFIG_SMP
192 static struct notifier_block slab_notifier;
193 #endif
194
195 static enum {
196         DOWN,           /* No slab functionality available */
197         PARTIAL,        /* kmem_cache_open() works but kmalloc does not */
198         UP,             /* Everything works but does not show up in sysfs */
199         SYSFS           /* Sysfs up */
200 } slab_state = DOWN;
201
202 /* A list of all slab caches on the system */
203 static DECLARE_RWSEM(slub_lock);
204 static LIST_HEAD(slab_caches);
205
206 /*
207  * Tracking user of a slab.
208  */
209 struct track {
210         void *addr;             /* Called from address */
211         int cpu;                /* Was running on cpu */
212         int pid;                /* Pid context */
213         unsigned long when;     /* When did the operation occur */
214 };
215
216 enum track_item { TRACK_ALLOC, TRACK_FREE };
217
218 #if defined(CONFIG_SYSFS) && defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)
219 static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *);
220 static int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *, const char *);
221 static void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *);
222
223 #else
224 static inline int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s) { return 0; }
225 static inline int sysfs_slab_alias(struct kmem_cache *s, const char *p)
226                                                         { return 0; }
227 static inline void sysfs_slab_remove(struct kmem_cache *s)
228 {
229         kfree(s);
230 }
231
232 #endif
233
234 static inline void stat(struct kmem_cache_cpu *c, enum stat_item si)
235 {
236 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
237         c->stat[si]++;
238 #endif
239 }
240
241 /********************************************************************
242  *                      Core slab cache functions
243  *******************************************************************/
244
245 int slab_is_available(void)
246 {
247         return slab_state >= UP;
248 }
249
250 static inline struct kmem_cache_node *get_node(struct kmem_cache *s, int node)
251 {
252 #ifdef CONFIG_NUMA
253         return s->node[node];
254 #else
255         return &s->local_node;
256 #endif
257 }
258
259 static inline struct kmem_cache_cpu *get_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
260 {
261 #ifdef CONFIG_SMP
262         return s->cpu_slab[cpu];
263 #else
264         return &s->cpu_slab;
265 #endif
266 }
267
268 /* Verify that a pointer has an address that is valid within a slab page */
269 static inline int check_valid_pointer(struct kmem_cache *s,
270                                 struct page *page, const void *object)
271 {
272         void *base;
273
274         if (!object)
275                 return 1;
276
277         base = page_address(page);
278         if (object < base || object >= base + page->objects * s->size ||
279                 (object - base) % s->size) {
280                 return 0;
281         }
282
283         return 1;
284 }
285
286 /*
287  * Slow version of get and set free pointer.
288  *
289  * This version requires touching the cache lines of kmem_cache which
290  * we avoid to do in the fast alloc free paths. There we obtain the offset
291  * from the page struct.
292  */
293 static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
294 {
295         return *(void **)(object + s->offset);
296 }
297
298 static inline void set_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object, void *fp)
299 {
300         *(void **)(object + s->offset) = fp;
301 }
302
303 /* Loop over all objects in a slab */
304 #define for_each_object(__p, __s, __addr, __objects) \
305         for (__p = (__addr); __p < (__addr) + (__objects) * (__s)->size;\
306                         __p += (__s)->size)
307
308 /* Scan freelist */
309 #define for_each_free_object(__p, __s, __free) \
310         for (__p = (__free); __p; __p = get_freepointer((__s), __p))
311
312 /* Determine object index from a given position */
313 static inline int slab_index(void *p, struct kmem_cache *s, void *addr)
314 {
315         return (p - addr) / s->size;
316 }
317
318 static inline struct kmem_cache_order_objects oo_make(int order,
319                                                 unsigned long size)
320 {
321         struct kmem_cache_order_objects x = {
322                 (order << 16) + (PAGE_SIZE << order) / size
323         };
324
325         return x;
326 }
327
328 static inline int oo_order(struct kmem_cache_order_objects x)
329 {
330         return x.x >> 16;
331 }
332
333 static inline int oo_objects(struct kmem_cache_order_objects x)
334 {
335         return x.x & ((1 << 16) - 1);
336 }
337
338 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
339 /*
340  * Debug settings:
341  */
342 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
343 static int slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
344 #else
345 static int slub_debug;
346 #endif
347
348 static char *slub_debug_slabs;
349
350 /*
351  * Object debugging
352  */
353 static void print_section(char *text, u8 *addr, unsigned int length)
354 {
355         int i, offset;
356         int newline = 1;
357         char ascii[17];
358
359         ascii[16] = 0;
360
361         for (i = 0; i < length; i++) {
362                 if (newline) {
363                         printk(KERN_ERR "%8s 0x%p: ", text, addr + i);
364                         newline = 0;
365                 }
366                 printk(KERN_CONT " %02x", addr[i]);
367                 offset = i % 16;
368                 ascii[offset] = isgraph(addr[i]) ? addr[i] : '.';
369                 if (offset == 15) {
370                         printk(KERN_CONT " %s\n", ascii);
371                         newline = 1;
372                 }
373         }
374         if (!newline) {
375                 i %= 16;
376                 while (i < 16) {
377                         printk(KERN_CONT "   ");
378                         ascii[i] = ' ';
379                         i++;
380                 }
381                 printk(KERN_CONT " %s\n", ascii);
382         }
383 }
384
385 static struct track *get_track(struct kmem_cache *s, void *object,
386         enum track_item alloc)
387 {
388         struct track *p;
389
390         if (s->offset)
391                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
392         else
393                 p = object + s->inuse;
394
395         return p + alloc;
396 }
397
398 static void set_track(struct kmem_cache *s, void *object,
399                                 enum track_item alloc, void *addr)
400 {
401         struct track *p;
402
403         if (s->offset)
404                 p = object + s->offset + sizeof(void *);
405         else
406                 p = object + s->inuse;
407
408         p += alloc;
409         if (addr) {
410                 p->addr = addr;
411                 p->cpu = smp_processor_id();
412                 p->pid = current ? current->pid : -1;
413                 p->when = jiffies;
414         } else
415                 memset(p, 0, sizeof(struct track));
416 }
417
418 static void init_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
419 {
420         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
421                 return;
422
423         set_track(s, object, TRACK_FREE, NULL);
424         set_track(s, object, TRACK_ALLOC, NULL);
425 }
426
427 static void print_track(const char *s, struct track *t)
428 {
429         if (!t->addr)
430                 return;
431
432         printk(KERN_ERR "INFO: %s in ", s);
433         __print_symbol("%s", (unsigned long)t->addr);
434         printk(" age=%lu cpu=%u pid=%d\n", jiffies - t->when, t->cpu, t->pid);
435 }
436
437 static void print_tracking(struct kmem_cache *s, void *object)
438 {
439         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
440                 return;
441
442         print_track("Allocated", get_track(s, object, TRACK_ALLOC));
443         print_track("Freed", get_track(s, object, TRACK_FREE));
444 }
445
446 static void print_page_info(struct page *page)
447 {
448         printk(KERN_ERR "INFO: Slab 0x%p objects=%u used=%u fp=0x%p flags=0x%04lx\n",
449                 page, page->objects, page->inuse, page->freelist, page->flags);
450
451 }
452
453 static void slab_bug(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
454 {
455         va_list args;
456         char buf[100];
457
458         va_start(args, fmt);
459         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
460         va_end(args);
461         printk(KERN_ERR "========================================"
462                         "=====================================\n");
463         printk(KERN_ERR "BUG %s: %s\n", s->name, buf);
464         printk(KERN_ERR "----------------------------------------"
465                         "-------------------------------------\n\n");
466 }
467
468 static void slab_fix(struct kmem_cache *s, char *fmt, ...)
469 {
470         va_list args;
471         char buf[100];
472
473         va_start(args, fmt);
474         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
475         va_end(args);
476         printk(KERN_ERR "FIX %s: %s\n", s->name, buf);
477 }
478
479 static void print_trailer(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
480 {
481         unsigned int off;       /* Offset of last byte */
482         u8 *addr = page_address(page);
483
484         print_tracking(s, p);
485
486         print_page_info(page);
487
488         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu fp=0x%p\n\n",
489                         p, p - addr, get_freepointer(s, p));
490
491         if (p > addr + 16)
492                 print_section("Bytes b4", p - 16, 16);
493
494         print_section("Object", p, min(s->objsize, 128));
495
496         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
497                 print_section("Redzone", p + s->objsize,
498                         s->inuse - s->objsize);
499
500         if (s->offset)
501                 off = s->offset + sizeof(void *);
502         else
503                 off = s->inuse;
504
505         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
506                 off += 2 * sizeof(struct track);
507
508         if (off != s->size)
509                 /* Beginning of the filler is the free pointer */
510                 print_section("Padding", p + off, s->size - off);
511
512         dump_stack();
513 }
514
515 static void object_err(struct kmem_cache *s, struct page *page,
516                         u8 *object, char *reason)
517 {
518         slab_bug(s, "%s", reason);
519         print_trailer(s, page, object);
520 }
521
522 static void slab_err(struct kmem_cache *s, struct page *page, char *fmt, ...)
523 {
524         va_list args;
525         char buf[100];
526
527         va_start(args, fmt);
528         vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
529         va_end(args);
530         slab_bug(s, "%s", buf);
531         print_page_info(page);
532         dump_stack();
533 }
534
535 static void init_object(struct kmem_cache *s, void *object, int active)
536 {
537         u8 *p = object;
538
539         if (s->flags & __OBJECT_POISON) {
540                 memset(p, POISON_FREE, s->objsize - 1);
541                 p[s->objsize - 1] = POISON_END;
542         }
543
544         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE)
545                 memset(p + s->objsize,
546                         active ? SLUB_RED_ACTIVE : SLUB_RED_INACTIVE,
547                         s->inuse - s->objsize);
548 }
549
550 static u8 *check_bytes(u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
551 {
552         while (bytes) {
553                 if (*start != (u8)value)
554                         return start;
555                 start++;
556                 bytes--;
557         }
558         return NULL;
559 }
560
561 static void restore_bytes(struct kmem_cache *s, char *message, u8 data,
562                                                 void *from, void *to)
563 {
564         slab_fix(s, "Restoring 0x%p-0x%p=0x%x\n", from, to - 1, data);
565         memset(from, data, to - from);
566 }
567
568 static int check_bytes_and_report(struct kmem_cache *s, struct page *page,
569                         u8 *object, char *what,
570                         u8 *start, unsigned int value, unsigned int bytes)
571 {
572         u8 *fault;
573         u8 *end;
574
575         fault = check_bytes(start, value, bytes);
576         if (!fault)
577                 return 1;
578
579         end = start + bytes;
580         while (end > fault && end[-1] == value)
581                 end--;
582
583         slab_bug(s, "%s overwritten", what);
584         printk(KERN_ERR "INFO: 0x%p-0x%p. First byte 0x%x instead of 0x%x\n",
585                                         fault, end - 1, fault[0], value);
586         print_trailer(s, page, object);
587
588         restore_bytes(s, what, value, fault, end);
589         return 0;
590 }
591
592 /*
593  * Object layout:
594  *
595  * object address
596  *      Bytes of the object to be managed.
597  *      If the freepointer may overlay the object then the free
598  *      pointer is the first word of the object.
599  *
600  *      Poisoning uses 0x6b (POISON_FREE) and the last byte is
601  *      0xa5 (POISON_END)
602  *
603  * object + s->objsize
604  *      Padding to reach word boundary. This is also used for Redzoning.
605  *      Padding is extended by another word if Redzoning is enabled and
606  *      objsize == inuse.
607  *
608  *      We fill with 0xbb (RED_INACTIVE) for inactive objects and with
609  *      0xcc (RED_ACTIVE) for objects in use.
610  *
611  * object + s->inuse
612  *      Meta data starts here.
613  *
614  *      A. Free pointer (if we cannot overwrite object on free)
615  *      B. Tracking data for SLAB_STORE_USER
616  *      C. Padding to reach required alignment boundary or at mininum
617  *              one word if debugging is on to be able to detect writes
618  *              before the word boundary.
619  *
620  *      Padding is done using 0x5a (POISON_INUSE)
621  *
622  * object + s->size
623  *      Nothing is used beyond s->size.
624  *
625  * If slabcaches are merged then the objsize and inuse boundaries are mostly
626  * ignored. And therefore no slab options that rely on these boundaries
627  * may be used with merged slabcaches.
628  */
629
630 static int check_pad_bytes(struct kmem_cache *s, struct page *page, u8 *p)
631 {
632         unsigned long off = s->inuse;   /* The end of info */
633
634         if (s->offset)
635                 /* Freepointer is placed after the object. */
636                 off += sizeof(void *);
637
638         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
639                 /* We also have user information there */
640                 off += 2 * sizeof(struct track);
641
642         if (s->size == off)
643                 return 1;
644
645         return check_bytes_and_report(s, page, p, "Object padding",
646                                 p + off, POISON_INUSE, s->size - off);
647 }
648
649 /* Check the pad bytes at the end of a slab page */
650 static int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
651 {
652         u8 *start;
653         u8 *fault;
654         u8 *end;
655         int length;
656         int remainder;
657
658         if (!(s->flags & SLAB_POISON))
659                 return 1;
660
661         start = page_address(page);
662         length = (PAGE_SIZE << compound_order(page));
663         end = start + length;
664         remainder = length % s->size;
665         if (!remainder)
666                 return 1;
667
668         fault = check_bytes(end - remainder, POISON_INUSE, remainder);
669         if (!fault)
670                 return 1;
671         while (end > fault && end[-1] == POISON_INUSE)
672                 end--;
673
674         slab_err(s, page, "Padding overwritten. 0x%p-0x%p", fault, end - 1);
675         print_section("Padding", end - remainder, remainder);
676
677         restore_bytes(s, "slab padding", POISON_INUSE, start, end);
678         return 0;
679 }
680
681 static int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
682                                         void *object, int active)
683 {
684         u8 *p = object;
685         u8 *endobject = object + s->objsize;
686
687         if (s->flags & SLAB_RED_ZONE) {
688                 unsigned int red =
689                         active ? SLUB_RED_ACTIVE : SLUB_RED_INACTIVE;
690
691                 if (!check_bytes_and_report(s, page, object, "Redzone",
692                         endobject, red, s->inuse - s->objsize))
693                         return 0;
694         } else {
695                 if ((s->flags & SLAB_POISON) && s->objsize < s->inuse) {
696                         check_bytes_and_report(s, page, p, "Alignment padding",
697                                 endobject, POISON_INUSE, s->inuse - s->objsize);
698                 }
699         }
700
701         if (s->flags & SLAB_POISON) {
702                 if (!active && (s->flags & __OBJECT_POISON) &&
703                         (!check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison", p,
704                                         POISON_FREE, s->objsize - 1) ||
705                          !check_bytes_and_report(s, page, p, "Poison",
706                                 p + s->objsize - 1, POISON_END, 1)))
707                         return 0;
708                 /*
709                  * check_pad_bytes cleans up on its own.
710                  */
711                 check_pad_bytes(s, page, p);
712         }
713
714         if (!s->offset && active)
715                 /*
716                  * Object and freepointer overlap. Cannot check
717                  * freepointer while object is allocated.
718                  */
719                 return 1;
720
721         /* Check free pointer validity */
722         if (!check_valid_pointer(s, page, get_freepointer(s, p))) {
723                 object_err(s, page, p, "Freepointer corrupt");
724                 /*
725                  * No choice but to zap it and thus loose the remainder
726                  * of the free objects in this slab. May cause
727                  * another error because the object count is now wrong.
728                  */
729                 set_freepointer(s, p, NULL);
730                 return 0;
731         }
732         return 1;
733 }
734
735 static int check_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
736 {
737         int maxobj;
738
739         VM_BUG_ON(!irqs_disabled());
740
741         if (!PageSlab(page)) {
742                 slab_err(s, page, "Not a valid slab page");
743                 return 0;
744         }
745
746         maxobj = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) / s->size;
747         if (page->objects > maxobj) {
748                 slab_err(s, page, "objects %u > max %u",
749                         s->name, page->objects, maxobj);
750                 return 0;
751         }
752         if (page->inuse > page->objects) {
753                 slab_err(s, page, "inuse %u > max %u",
754                         s->name, page->inuse, page->objects);
755                 return 0;
756         }
757         /* Slab_pad_check fixes things up after itself */
758         slab_pad_check(s, page);
759         return 1;
760 }
761
762 /*
763  * Determine if a certain object on a page is on the freelist. Must hold the
764  * slab lock to guarantee that the chains are in a consistent state.
765  */
766 static int on_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *search)
767 {
768         int nr = 0;
769         void *fp = page->freelist;
770         void *object = NULL;
771         unsigned long max_objects;
772
773         while (fp && nr <= page->objects) {
774                 if (fp == search)
775                         return 1;
776                 if (!check_valid_pointer(s, page, fp)) {
777                         if (object) {
778                                 object_err(s, page, object,
779                                         "Freechain corrupt");
780                                 set_freepointer(s, object, NULL);
781                                 break;
782                         } else {
783                                 slab_err(s, page, "Freepointer corrupt");
784                                 page->freelist = NULL;
785                                 page->inuse = page->objects;
786                                 slab_fix(s, "Freelist cleared");
787                                 return 0;
788                         }
789                         break;
790                 }
791                 object = fp;
792                 fp = get_freepointer(s, object);
793                 nr++;
794         }
795
796         max_objects = (PAGE_SIZE << compound_order(page)) / s->size;
797         if (max_objects > 65535)
798                 max_objects = 65535;
799
800         if (page->objects != max_objects) {
801                 slab_err(s, page, "Wrong number of objects. Found %d but "
802                         "should be %d", page->objects, max_objects);
803                 page->objects = max_objects;
804                 slab_fix(s, "Number of objects adjusted.");
805         }
806         if (page->inuse != page->objects - nr) {
807                 slab_err(s, page, "Wrong object count. Counter is %d but "
808                         "counted were %d", page->inuse, page->objects - nr);
809                 page->inuse = page->objects - nr;
810                 slab_fix(s, "Object count adjusted.");
811         }
812         return search == NULL;
813 }
814
815 static void trace(struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object, int alloc)
816 {
817         if (s->flags & SLAB_TRACE) {
818                 printk(KERN_INFO "TRACE %s %s 0x%p inuse=%d fp=0x%p\n",
819                         s->name,
820                         alloc ? "alloc" : "free",
821                         object, page->inuse,
822                         page->freelist);
823
824                 if (!alloc)
825                         print_section("Object", (void *)object, s->objsize);
826
827                 dump_stack();
828         }
829 }
830
831 /*
832  * Tracking of fully allocated slabs for debugging purposes.
833  */
834 static void add_full(struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
835 {
836         spin_lock(&n->list_lock);
837         list_add(&page->lru, &n->full);
838         spin_unlock(&n->list_lock);
839 }
840
841 static void remove_full(struct kmem_cache *s, struct page *page)
842 {
843         struct kmem_cache_node *n;
844
845         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
846                 return;
847
848         n = get_node(s, page_to_nid(page));
849
850         spin_lock(&n->list_lock);
851         list_del(&page->lru);
852         spin_unlock(&n->list_lock);
853 }
854
855 /* Tracking of the number of slabs for debugging purposes */
856 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
857 {
858         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
859
860         return atomic_long_read(&n->nr_slabs);
861 }
862
863 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
864 {
865         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
866
867         /*
868          * May be called early in order to allocate a slab for the
869          * kmem_cache_node structure. Solve the chicken-egg
870          * dilemma by deferring the increment of the count during
871          * bootstrap (see early_kmem_cache_node_alloc).
872          */
873         if (!NUMA_BUILD || n) {
874                 atomic_long_inc(&n->nr_slabs);
875                 atomic_long_add(objects, &n->total_objects);
876         }
877 }
878 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node, int objects)
879 {
880         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
881
882         atomic_long_dec(&n->nr_slabs);
883         atomic_long_sub(objects, &n->total_objects);
884 }
885
886 /* Object debug checks for alloc/free paths */
887 static void setup_object_debug(struct kmem_cache *s, struct page *page,
888                                                                 void *object)
889 {
890         if (!(s->flags & (SLAB_STORE_USER|SLAB_RED_ZONE|__OBJECT_POISON)))
891                 return;
892
893         init_object(s, object, 0);
894         init_tracking(s, object);
895 }
896
897 static int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
898                                                 void *object, void *addr)
899 {
900         if (!check_slab(s, page))
901                 goto bad;
902
903         if (!on_freelist(s, page, object)) {
904                 object_err(s, page, object, "Object already allocated");
905                 goto bad;
906         }
907
908         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
909                 object_err(s, page, object, "Freelist Pointer check fails");
910                 goto bad;
911         }
912
913         if (!check_object(s, page, object, 0))
914                 goto bad;
915
916         /* Success perform special debug activities for allocs */
917         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
918                 set_track(s, object, TRACK_ALLOC, addr);
919         trace(s, page, object, 1);
920         init_object(s, object, 1);
921         return 1;
922
923 bad:
924         if (PageSlab(page)) {
925                 /*
926                  * If this is a slab page then lets do the best we can
927                  * to avoid issues in the future. Marking all objects
928                  * as used avoids touching the remaining objects.
929                  */
930                 slab_fix(s, "Marking all objects used");
931                 page->inuse = page->objects;
932                 page->freelist = NULL;
933         }
934         return 0;
935 }
936
937 static int free_debug_processing(struct kmem_cache *s, struct page *page,
938                                                 void *object, void *addr)
939 {
940         if (!check_slab(s, page))
941                 goto fail;
942
943         if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
944                 slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
945                 goto fail;
946         }
947
948         if (on_freelist(s, page, object)) {
949                 object_err(s, page, object, "Object already free");
950                 goto fail;
951         }
952
953         if (!check_object(s, page, object, 1))
954                 return 0;
955
956         if (unlikely(s != page->slab)) {
957                 if (!PageSlab(page)) {
958                         slab_err(s, page, "Attempt to free object(0x%p) "
959                                 "outside of slab", object);
960                 } else if (!page->slab) {
961                         printk(KERN_ERR
962                                 "SLUB <none>: no slab for object 0x%p.\n",
963                                                 object);
964                         dump_stack();
965                 } else
966                         object_err(s, page, object,
967                                         "page slab pointer corrupt.");
968                 goto fail;
969         }
970
971         /* Special debug activities for freeing objects */
972         if (!SlabFrozen(page) && !page->freelist)
973                 remove_full(s, page);
974         if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
975                 set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
976         trace(s, page, object, 0);
977         init_object(s, object, 0);
978         return 1;
979
980 fail:
981         slab_fix(s, "Object at 0x%p not freed", object);
982         return 0;
983 }
984
985 static int __init setup_slub_debug(char *str)
986 {
987         slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
988         if (*str++ != '=' || !*str)
989                 /*
990                  * No options specified. Switch on full debugging.
991                  */
992                 goto out;
993
994         if (*str == ',')
995                 /*
996                  * No options but restriction on slabs. This means full
997                  * debugging for slabs matching a pattern.
998                  */
999                 goto check_slabs;
1000
1001         slub_debug = 0;
1002         if (*str == '-')
1003                 /*
1004                  * Switch off all debugging measures.
1005                  */
1006                 goto out;
1007
1008         /*
1009          * Determine which debug features should be switched on
1010          */
1011         for (; *str && *str != ','; str++) {
1012                 switch (tolower(*str)) {
1013                 case 'f':
1014                         slub_debug |= SLAB_DEBUG_FREE;
1015                         break;
1016                 case 'z':
1017                         slub_debug |= SLAB_RED_ZONE;
1018                         break;
1019                 case 'p':
1020                         slub_debug |= SLAB_POISON;
1021                         break;
1022                 case 'u':
1023                         slub_debug |= SLAB_STORE_USER;
1024                         break;
1025                 case 't':
1026                         slub_debug |= SLAB_TRACE;
1027                         break;
1028                 default:
1029                         printk(KERN_ERR "slub_debug option '%c' "
1030                                 "unknown. skipped\n", *str);
1031                 }
1032         }
1033
1034 check_slabs:
1035         if (*str == ',')
1036                 slub_debug_slabs = str + 1;
1037 out:
1038         return 1;
1039 }
1040
1041 __setup("slub_debug", setup_slub_debug);
1042
1043 static unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1044         unsigned long flags, const char *name,
1045         void (*ctor)(struct kmem_cache *, void *))
1046 {
1047         /*
1048          * Enable debugging if selected on the kernel commandline.
1049          */
1050         if (slub_debug && (!slub_debug_slabs ||
1051             strncmp(slub_debug_slabs, name, strlen(slub_debug_slabs)) == 0))
1052                         flags |= slub_debug;
1053
1054         return flags;
1055 }
1056 #else
1057 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
1058                         struct page *page, void *object) {}
1059
1060 static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1061         struct page *page, void *object, void *addr) { return 0; }
1062
1063 static inline int free_debug_processing(struct kmem_cache *s,
1064         struct page *page, void *object, void *addr) { return 0; }
1065
1066 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1067                         { return 1; }
1068 static inline int check_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1069                         void *object, int active) { return 1; }
1070 static inline void add_full(struct kmem_cache_node *n, struct page *page) {}
1071 static inline unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long objsize,
1072         unsigned long flags, const char *name,
1073         void (*ctor)(struct kmem_cache *, void *))
1074 {
1075         return flags;
1076 }
1077 #define slub_debug 0
1078
1079 static inline unsigned long slabs_node(struct kmem_cache *s, int node)
1080                                                         { return 0; }
1081 static inline void inc_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1082                                                         int objects) {}
1083 static inline void dec_slabs_node(struct kmem_cache *s, int node,
1084                                                         int objects) {}
1085 #endif
1086
1087 /*
1088  * Slab allocation and freeing
1089  */
1090 static inline struct page *alloc_slab_page(gfp_t flags, int node,
1091                                         struct kmem_cache_order_objects oo)
1092 {
1093         int order = oo_order(oo);
1094
1095         if (node == -1)
1096                 return alloc_pages(flags, order);
1097         else
1098                 return alloc_pages_node(node, flags, order);
1099 }
1100
1101 static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1102 {
1103         struct page *page;
1104         struct kmem_cache_order_objects oo = s->oo;
1105
1106         flags |= s->allocflags;
1107
1108         page = alloc_slab_page(flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY, node,
1109                                                                         oo);
1110         if (unlikely(!page)) {
1111                 oo = s->min;
1112                 /*
1113                  * Allocation may have failed due to fragmentation.
1114                  * Try a lower order alloc if possible
1115                  */
1116                 page = alloc_slab_page(flags, node, oo);
1117                 if (!page)
1118                         return NULL;
1119
1120                 stat(get_cpu_slab(s, raw_smp_processor_id()), ORDER_FALLBACK);
1121         }
1122         page->objects = oo_objects(oo);
1123         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1124                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1125                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1126                 1 << oo_order(oo));
1127
1128         return page;
1129 }
1130
1131 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1132                                 void *object)
1133 {
1134         setup_object_debug(s, page, object);
1135         if (unlikely(s->ctor))
1136                 s->ctor(s, object);
1137 }
1138
1139 static struct page *new_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1140 {
1141         struct page *page;
1142         void *start;
1143         void *last;
1144         void *p;
1145
1146         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
1147
1148         page = allocate_slab(s,
1149                 flags & (GFP_RECLAIM_MASK | GFP_CONSTRAINT_MASK), node);
1150         if (!page)
1151                 goto out;
1152
1153         inc_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1154         page->slab = s;
1155         page->flags |= 1 << PG_slab;
1156         if (s->flags & (SLAB_DEBUG_FREE | SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON |
1157                         SLAB_STORE_USER | SLAB_TRACE))
1158                 SetSlabDebug(page);
1159
1160         start = page_address(page);
1161
1162         if (unlikely(s->flags & SLAB_POISON))
1163                 memset(start, POISON_INUSE, PAGE_SIZE << compound_order(page));
1164
1165         last = start;
1166         for_each_object(p, s, start, page->objects) {
1167                 setup_object(s, page, last);
1168                 set_freepointer(s, last, p);
1169                 last = p;
1170         }
1171         setup_object(s, page, last);
1172         set_freepointer(s, last, NULL);
1173
1174         page->freelist = start;
1175         page->inuse = 0;
1176 out:
1177         return page;
1178 }
1179
1180 static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1181 {
1182         int order = compound_order(page);
1183         int pages = 1 << order;
1184
1185         if (unlikely(SlabDebug(page))) {
1186                 void *p;
1187
1188                 slab_pad_check(s, page);
1189                 for_each_object(p, s, page_address(page),
1190                                                 page->objects)
1191                         check_object(s, page, p, 0);
1192                 ClearSlabDebug(page);
1193         }
1194
1195         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1196                 (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT) ?
1197                 NR_SLAB_RECLAIMABLE : NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1198                 -pages);
1199
1200         __ClearPageSlab(page);
1201         reset_page_mapcount(page);
1202         __free_pages(page, order);
1203 }
1204
1205 static void rcu_free_slab(struct rcu_head *h)
1206 {
1207         struct page *page;
1208
1209         page = container_of((struct list_head *)h, struct page, lru);
1210         __free_slab(page->slab, page);
1211 }
1212
1213 static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1214 {
1215         if (unlikely(s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
1216                 /*
1217                  * RCU free overloads the RCU head over the LRU
1218                  */
1219                 struct rcu_head *head = (void *)&page->lru;
1220
1221                 call_rcu(head, rcu_free_slab);
1222         } else
1223                 __free_slab(s, page);
1224 }
1225
1226 static void discard_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
1227 {
1228         dec_slabs_node(s, page_to_nid(page), page->objects);
1229         free_slab(s, page);
1230 }
1231
1232 /*
1233  * Per slab locking using the pagelock
1234  */
1235 static __always_inline void slab_lock(struct page *page)
1236 {
1237         bit_spin_lock(PG_locked, &page->flags);
1238 }
1239
1240 static __always_inline void slab_unlock(struct page *page)
1241 {
1242         __bit_spin_unlock(PG_locked, &page->flags);
1243 }
1244
1245 static __always_inline int slab_trylock(struct page *page)
1246 {
1247         int rc = 1;
1248
1249         rc = bit_spin_trylock(PG_locked, &page->flags);
1250         return rc;
1251 }
1252
1253 /*
1254  * Management of partially allocated slabs
1255  */
1256 static void add_partial(struct kmem_cache_node *n,
1257                                 struct page *page, int tail)
1258 {
1259         spin_lock(&n->list_lock);
1260         n->nr_partial++;
1261         if (tail)
1262                 list_add_tail(&page->lru, &n->partial);
1263         else
1264                 list_add(&page->lru, &n->partial);
1265         spin_unlock(&n->list_lock);
1266 }
1267
1268 static void remove_partial(struct kmem_cache *s,
1269                                                 struct page *page)
1270 {
1271         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1272
1273         spin_lock(&n->list_lock);
1274         list_del(&page->lru);
1275         n->nr_partial--;
1276         spin_unlock(&n->list_lock);
1277 }
1278
1279 /*
1280  * Lock slab and remove from the partial list.
1281  *
1282  * Must hold list_lock.
1283  */
1284 static inline int lock_and_freeze_slab(struct kmem_cache_node *n, struct page *page)
1285 {
1286         if (slab_trylock(page)) {
1287                 list_del(&page->lru);
1288                 n->nr_partial--;
1289                 SetSlabFrozen(page);
1290                 return 1;
1291         }
1292         return 0;
1293 }
1294
1295 /*
1296  * Try to allocate a partial slab from a specific node.
1297  */
1298 static struct page *get_partial_node(struct kmem_cache_node *n)
1299 {
1300         struct page *page;
1301
1302         /*
1303          * Racy check. If we mistakenly see no partial slabs then we
1304          * just allocate an empty slab. If we mistakenly try to get a
1305          * partial slab and there is none available then get_partials()
1306          * will return NULL.
1307          */
1308         if (!n || !n->nr_partial)
1309                 return NULL;
1310
1311         spin_lock(&n->list_lock);
1312         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
1313                 if (lock_and_freeze_slab(n, page))
1314                         goto out;
1315         page = NULL;
1316 out:
1317         spin_unlock(&n->list_lock);
1318         return page;
1319 }
1320
1321 /*
1322  * Get a page from somewhere. Search in increasing NUMA distances.
1323  */
1324 static struct page *get_any_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
1325 {
1326 #ifdef CONFIG_NUMA
1327         struct zonelist *zonelist;
1328         struct zoneref *z;
1329         struct zone *zone;
1330         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
1331         struct page *page;
1332
1333         /*
1334          * The defrag ratio allows a configuration of the tradeoffs between
1335          * inter node defragmentation and node local allocations. A lower
1336          * defrag_ratio increases the tendency to do local allocations
1337          * instead of attempting to obtain partial slabs from other nodes.
1338          *
1339          * If the defrag_ratio is set to 0 then kmalloc() always
1340          * returns node local objects. If the ratio is higher then kmalloc()
1341          * may return off node objects because partial slabs are obtained
1342          * from other nodes and filled up.
1343          *
1344          * If /sys/kernel/slab/xx/defrag_ratio is set to 100 (which makes
1345          * defrag_ratio = 1000) then every (well almost) allocation will
1346          * first attempt to defrag slab caches on other nodes. This means
1347          * scanning over all nodes to look for partial slabs which may be
1348          * expensive if we do it every time we are trying to find a slab
1349          * with available objects.
1350          */
1351         if (!s->remote_node_defrag_ratio ||
1352                         get_cycles() % 1024 > s->remote_node_defrag_ratio)
1353                 return NULL;
1354
1355         zonelist = node_zonelist(slab_node(current->mempolicy), flags);
1356         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
1357                 struct kmem_cache_node *n;
1358
1359                 n = get_node(s, zone_to_nid(zone));
1360
1361                 if (n && cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
1362                                 n->nr_partial > MIN_PARTIAL) {
1363                         page = get_partial_node(n);
1364                         if (page)
1365                                 return page;
1366                 }
1367         }
1368 #endif
1369         return NULL;
1370 }
1371
1372 /*
1373  * Get a partial page, lock it and return it.
1374  */
1375 static struct page *get_partial(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
1376 {
1377         struct page *page;
1378         int searchnode = (node == -1) ? numa_node_id() : node;
1379
1380         page = get_partial_node(get_node(s, searchnode));
1381         if (page || (flags & __GFP_THISNODE))
1382                 return page;
1383
1384         return get_any_partial(s, flags);
1385 }
1386
1387 /*
1388  * Move a page back to the lists.
1389  *
1390  * Must be called with the slab lock held.
1391  *
1392  * On exit the slab lock will have been dropped.
1393  */
1394 static void unfreeze_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page, int tail)
1395 {
1396         struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
1397         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1398
1399         ClearSlabFrozen(page);
1400         if (page->inuse) {
1401
1402                 if (page->freelist) {
1403                         add_partial(n, page, tail);
1404                         stat(c, tail ? DEACTIVATE_TO_TAIL : DEACTIVATE_TO_HEAD);
1405                 } else {
1406                         stat(c, DEACTIVATE_FULL);
1407                         if (SlabDebug(page) && (s->flags & SLAB_STORE_USER))
1408                                 add_full(n, page);
1409                 }
1410                 slab_unlock(page);
1411         } else {
1412                 stat(c, DEACTIVATE_EMPTY);
1413                 if (n->nr_partial < MIN_PARTIAL) {
1414                         /*
1415                          * Adding an empty slab to the partial slabs in order
1416                          * to avoid page allocator overhead. This slab needs
1417                          * to come after the other slabs with objects in
1418                          * so that the others get filled first. That way the
1419                          * size of the partial list stays small.
1420                          *
1421                          * kmem_cache_shrink can reclaim any empty slabs from the
1422                          * partial list.
1423                          */
1424                         add_partial(n, page, 1);
1425                         slab_unlock(page);
1426                 } else {
1427                         slab_unlock(page);
1428                         stat(get_cpu_slab(s, raw_smp_processor_id()), FREE_SLAB);
1429                         discard_slab(s, page);
1430                 }
1431         }
1432 }
1433
1434 /*
1435  * Remove the cpu slab
1436  */
1437 static void deactivate_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1438 {
1439         struct page *page = c->page;
1440         int tail = 1;
1441
1442         if (page->freelist)
1443                 stat(c, DEACTIVATE_REMOTE_FREES);
1444         /*
1445          * Merge cpu freelist into slab freelist. Typically we get here
1446          * because both freelists are empty. So this is unlikely
1447          * to occur.
1448          */
1449         while (unlikely(c->freelist)) {
1450                 void **object;
1451
1452                 tail = 0;       /* Hot objects. Put the slab first */
1453
1454                 /* Retrieve object from cpu_freelist */
1455                 object = c->freelist;
1456                 c->freelist = c->freelist[c->offset];
1457
1458                 /* And put onto the regular freelist */
1459                 object[c->offset] = page->freelist;
1460                 page->freelist = object;
1461                 page->inuse--;
1462         }
1463         c->page = NULL;
1464         unfreeze_slab(s, page, tail);
1465 }
1466
1467 static inline void flush_slab(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_cpu *c)
1468 {
1469         stat(c, CPUSLAB_FLUSH);
1470         slab_lock(c->page);
1471         deactivate_slab(s, c);
1472 }
1473
1474 /*
1475  * Flush cpu slab.
1476  *
1477  * Called from IPI handler with interrupts disabled.
1478  */
1479 static inline void __flush_cpu_slab(struct kmem_cache *s, int cpu)
1480 {
1481         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
1482
1483         if (likely(c && c->page))
1484                 flush_slab(s, c);
1485 }
1486
1487 static void flush_cpu_slab(void *d)
1488 {
1489         struct kmem_cache *s = d;
1490
1491         __flush_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1492 }
1493
1494 static void flush_all(struct kmem_cache *s)
1495 {
1496 #ifdef CONFIG_SMP
1497         on_each_cpu(flush_cpu_slab, s, 1, 1);
1498 #else
1499         unsigned long flags;
1500
1501         local_irq_save(flags);
1502         flush_cpu_slab(s);
1503         local_irq_restore(flags);
1504 #endif
1505 }
1506
1507 /*
1508  * Check if the objects in a per cpu structure fit numa
1509  * locality expectations.
1510  */
1511 static inline int node_match(struct kmem_cache_cpu *c, int node)
1512 {
1513 #ifdef CONFIG_NUMA
1514         if (node != -1 && c->node != node)
1515                 return 0;
1516 #endif
1517         return 1;
1518 }
1519
1520 /*
1521  * Slow path. The lockless freelist is empty or we need to perform
1522  * debugging duties.
1523  *
1524  * Interrupts are disabled.
1525  *
1526  * Processing is still very fast if new objects have been freed to the
1527  * regular freelist. In that case we simply take over the regular freelist
1528  * as the lockless freelist and zap the regular freelist.
1529  *
1530  * If that is not working then we fall back to the partial lists. We take the
1531  * first element of the freelist as the object to allocate now and move the
1532  * rest of the freelist to the lockless freelist.
1533  *
1534  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
1535  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
1536  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
1537  */
1538 static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s,
1539                 gfp_t gfpflags, int node, void *addr, struct kmem_cache_cpu *c)
1540 {
1541         void **object;
1542         struct page *new;
1543
1544         /* We handle __GFP_ZERO in the caller */
1545         gfpflags &= ~__GFP_ZERO;
1546
1547         if (!c->page)
1548                 goto new_slab;
1549
1550         slab_lock(c->page);
1551         if (unlikely(!node_match(c, node)))
1552                 goto another_slab;
1553
1554         stat(c, ALLOC_REFILL);
1555
1556 load_freelist:
1557         object = c->page->freelist;
1558         if (unlikely(!object))
1559                 goto another_slab;
1560         if (unlikely(SlabDebug(c->page)))
1561                 goto debug;
1562
1563         c->freelist = object[c->offset];
1564         c->page->inuse = c->page->objects;
1565         c->page->freelist = NULL;
1566         c->node = page_to_nid(c->page);
1567 unlock_out:
1568         slab_unlock(c->page);
1569         stat(c, ALLOC_SLOWPATH);
1570         return object;
1571
1572 another_slab:
1573         deactivate_slab(s, c);
1574
1575 new_slab:
1576         new = get_partial(s, gfpflags, node);
1577         if (new) {
1578                 c->page = new;
1579                 stat(c, ALLOC_FROM_PARTIAL);
1580                 goto load_freelist;
1581         }
1582
1583         if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1584                 local_irq_enable();
1585
1586         new = new_slab(s, gfpflags, node);
1587
1588         if (gfpflags & __GFP_WAIT)
1589                 local_irq_disable();
1590
1591         if (new) {
1592                 c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1593                 stat(c, ALLOC_SLAB);
1594                 if (c->page)
1595                         flush_slab(s, c);
1596                 slab_lock(new);
1597                 SetSlabFrozen(new);
1598                 c->page = new;
1599                 goto load_freelist;
1600         }
1601         return NULL;
1602 debug:
1603         if (!alloc_debug_processing(s, c->page, object, addr))
1604                 goto another_slab;
1605
1606         c->page->inuse++;
1607         c->page->freelist = object[c->offset];
1608         c->node = -1;
1609         goto unlock_out;
1610 }
1611
1612 /*
1613  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
1614  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
1615  * overhead for requests that can be satisfied on the fastpath.
1616  *
1617  * The fastpath works by first checking if the lockless freelist can be used.
1618  * If not then __slab_alloc is called for slow processing.
1619  *
1620  * Otherwise we can simply pick the next object from the lockless free list.
1621  */
1622 static __always_inline void *slab_alloc(struct kmem_cache *s,
1623                 gfp_t gfpflags, int node, void *addr)
1624 {
1625         void **object;
1626         struct kmem_cache_cpu *c;
1627         unsigned long flags;
1628
1629         local_irq_save(flags);
1630         c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1631         if (unlikely(!c->freelist || !node_match(c, node)))
1632
1633                 object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);
1634
1635         else {
1636                 object = c->freelist;
1637                 c->freelist = object[c->offset];
1638                 stat(c, ALLOC_FASTPATH);
1639         }
1640         local_irq_restore(flags);
1641
1642         if (unlikely((gfpflags & __GFP_ZERO) && object))
1643                 memset(object, 0, c->objsize);
1644
1645         return object;
1646 }
1647
1648 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1649 {
1650         return slab_alloc(s, gfpflags, -1, __builtin_return_address(0));
1651 }
1652 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1653
1654 #ifdef CONFIG_NUMA
1655 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node)
1656 {
1657         return slab_alloc(s, gfpflags, node, __builtin_return_address(0));
1658 }
1659 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
1660 #endif
1661
1662 /*
1663  * Slow patch handling. This may still be called frequently since objects
1664  * have a longer lifetime than the cpu slabs in most processing loads.
1665  *
1666  * So we still attempt to reduce cache line usage. Just take the slab
1667  * lock and free the item. If there is no additional partial page
1668  * handling required then we can return immediately.
1669  */
1670 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
1671                                 void *x, void *addr, unsigned int offset)
1672 {
1673         void *prior;
1674         void **object = (void *)x;
1675         struct kmem_cache_cpu *c;
1676
1677         c = get_cpu_slab(s, raw_smp_processor_id());
1678         stat(c, FREE_SLOWPATH);
1679         slab_lock(page);
1680
1681         if (unlikely(SlabDebug(page)))
1682                 goto debug;
1683
1684 checks_ok:
1685         prior = object[offset] = page->freelist;
1686         page->freelist = object;
1687         page->inuse--;
1688
1689         if (unlikely(SlabFrozen(page))) {
1690                 stat(c, FREE_FROZEN);
1691                 goto out_unlock;
1692         }
1693
1694         if (unlikely(!page->inuse))
1695                 goto slab_empty;
1696
1697         /*
1698          * Objects left in the slab. If it was not on the partial list before
1699          * then add it.
1700          */
1701         if (unlikely(!prior)) {
1702                 add_partial(get_node(s, page_to_nid(page)), page, 1);
1703                 stat(c, FREE_ADD_PARTIAL);
1704         }
1705
1706 out_unlock:
1707         slab_unlock(page);
1708         return;
1709
1710 slab_empty:
1711         if (prior) {
1712                 /*
1713                  * Slab still on the partial list.
1714                  */
1715                 remove_partial(s, page);
1716                 stat(c, FREE_REMOVE_PARTIAL);
1717         }
1718         slab_unlock(page);
1719         stat(c, FREE_SLAB);
1720         discard_slab(s, page);
1721         return;
1722
1723 debug:
1724         if (!free_debug_processing(s, page, x, addr))
1725                 goto out_unlock;
1726         goto checks_ok;
1727 }
1728
1729 /*
1730  * Fastpath with forced inlining to produce a kfree and kmem_cache_free that
1731  * can perform fastpath freeing without additional function calls.
1732  *
1733  * The fastpath is only possible if we are freeing to the current cpu slab
1734  * of this processor. This typically the case if we have just allocated
1735  * the item before.
1736  *
1737  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
1738  * with all sorts of special processing.
1739  */
1740 static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s,
1741                         struct page *page, void *x, void *addr)
1742 {
1743         void **object = (void *)x;
1744         struct kmem_cache_cpu *c;
1745         unsigned long flags;
1746
1747         local_irq_save(flags);
1748         c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());
1749         debug_check_no_locks_freed(object, c->objsize);
1750         if (likely(page == c->page && c->node >= 0)) {
1751                 object[c->offset] = c->freelist;
1752                 c->freelist = object;
1753                 stat(c, FREE_FASTPATH);
1754         } else
1755                 __slab_free(s, page, x, addr, c->offset);
1756
1757         local_irq_restore(flags);
1758 }
1759
1760 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
1761 {
1762         struct page *page;
1763
1764         page = virt_to_head_page(x);
1765
1766         slab_free(s, page, x, __builtin_return_address(0));
1767 }
1768 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
1769
1770 /* Figure out on which slab object the object resides */
1771 static struct page *get_object_page(const void *x)
1772 {
1773         struct page *page = virt_to_head_page(x);
1774
1775         if (!PageSlab(page))
1776                 return NULL;
1777
1778         return page;
1779 }
1780
1781 /*
1782  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
1783  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
1784  * get the required alignment by putting one properly sized object after
1785  * another.
1786  *
1787  * Notice that the allocation order determines the sizes of the per cpu
1788  * caches. Each processor has always one slab available for allocations.
1789  * Increasing the allocation order reduces the number of times that slabs
1790  * must be moved on and off the partial lists and is therefore a factor in
1791  * locking overhead.
1792  */
1793
1794 /*
1795  * Mininum / Maximum order of slab pages. This influences locking overhead
1796  * and slab fragmentation. A higher order reduces the number of partial slabs
1797  * and increases the number of allocations possible without having to
1798  * take the list_lock.
1799  */
1800 static int slub_min_order;
1801 static int slub_max_order = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
1802 static int slub_min_objects;
1803
1804 /*
1805  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
1806  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
1807  */
1808 static int slub_nomerge;
1809
1810 /*
1811  * Calculate the order of allocation given an slab object size.
1812  *
1813  * The order of allocation has significant impact on performance and other
1814  * system components. Generally order 0 allocations should be preferred since
1815  * order 0 does not cause fragmentation in the page allocator. Larger objects
1816  * be problematic to put into order 0 slabs because there may be too much
1817  * unused space left. We go to a higher order if more than 1/16th of the slab
1818  * would be wasted.
1819  *
1820  * In order to reach satisfactory performance we must ensure that a minimum
1821  * number of objects is in one slab. Otherwise we may generate too much
1822  * activity on the partial lists which requires taking the list_lock. This is
1823  * less a concern for large slabs though which are rarely used.
1824  *
1825  * slub_max_order specifies the order where we begin to stop considering the
1826  * number of objects in a slab as critical. If we reach slub_max_order then
1827  * we try to keep the page order as low as possible. So we accept more waste
1828  * of space in favor of a small page order.
1829  *
1830  * Higher order allocations also allow the placement of more objects in a
1831  * slab and thereby reduce object handling overhead. If the user has
1832  * requested a higher mininum order then we start with that one instead of
1833  * the smallest order which will fit the object.
1834  */
1835 static inline int slab_order(int size, int min_objects,
1836                                 int max_order, int fract_leftover)
1837 {
1838         int order;
1839         int rem;
1840         int min_order = slub_min_order;
1841
1842         if ((PAGE_SIZE << min_order) / size > 65535)
1843                 return get_order(size * 65535) - 1;
1844
1845         for (order = max(min_order,
1846                                 fls(min_objects * size - 1) - PAGE_SHIFT);
1847                         order <= max_order; order++) {
1848
1849                 unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
1850
1851                 if (slab_size < min_objects * size)
1852                         continue;
1853
1854                 rem = slab_size % size;
1855
1856                 if (rem <= slab_size / fract_leftover)
1857                         break;
1858
1859         }
1860
1861         return order;
1862 }
1863
1864 static inline int calculate_order(int size)
1865 {
1866         int order;
1867         int min_objects;
1868         int fraction;
1869
1870         /*
1871          * Attempt to find best configuration for a slab. This
1872          * works by first attempting to generate a layout with
1873          * the best configuration and backing off gradually.
1874          *
1875          * First we reduce the acceptable waste in a slab. Then
1876          * we reduce the minimum objects required in a slab.
1877          */
1878         min_objects = slub_min_objects;
1879         if (!min_objects)
1880                 min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
1881         while (min_objects > 1) {
1882                 fraction = 16;
1883                 while (fraction >= 4) {
1884                         order = slab_order(size, min_objects,
1885                                                 slub_max_order, fraction);
1886                         if (order <= slub_max_order)
1887                                 return order;
1888                         fraction /= 2;
1889                 }
1890                 min_objects /= 2;
1891         }
1892
1893         /*
1894          * We were unable to place multiple objects in a slab. Now
1895          * lets see if we can place a single object there.
1896          */
1897         order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1);
1898         if (order <= slub_max_order)
1899                 return order;
1900
1901         /*
1902          * Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
1903          */
1904         order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1);
1905         if (order <= MAX_ORDER)
1906                 return order;
1907         return -ENOSYS;
1908 }
1909
1910 /*
1911  * Figure out what the alignment of the objects will be.
1912  */
1913 static unsigned long calculate_alignment(unsigned long flags,
1914                 unsigned long align, unsigned long size)
1915 {
1916         /*
1917          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
1918          * suggestion if the object is sufficiently large.
1919          *
1920          * The hardware cache alignment cannot override the specified
1921          * alignment though. If that is greater then use it.
1922          */
1923         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
1924                 unsigned long ralign = cache_line_size();
1925                 while (size <= ralign / 2)
1926                         ralign /= 2;
1927                 align = max(align, ralign);
1928         }
1929
1930         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
1931                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
1932
1933         return ALIGN(align, sizeof(void *));
1934 }
1935
1936 static void init_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache *s,
1937                         struct kmem_cache_cpu *c)
1938 {
1939         c->page = NULL;
1940         c->freelist = NULL;
1941         c->node = 0;
1942         c->offset = s->offset / sizeof(void *);
1943         c->objsize = s->objsize;
1944 #ifdef CONFIG_SLUB_STATS
1945         memset(c->stat, 0, NR_SLUB_STAT_ITEMS * sizeof(unsigned));
1946 #endif
1947 }
1948
1949 static void init_kmem_cache_node(struct kmem_cache_node *n)
1950 {
1951         n->nr_partial = 0;
1952         spin_lock_init(&n->list_lock);
1953         INIT_LIST_HEAD(&n->partial);
1954 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
1955         atomic_long_set(&n->nr_slabs, 0);
1956         INIT_LIST_HEAD(&n->full);
1957 #endif
1958 }
1959
1960 #ifdef CONFIG_SMP
1961 /*
1962  * Per cpu array for per cpu structures.
1963  *
1964  * The per cpu array places all kmem_cache_cpu structures from one processor
1965  * close together meaning that it becomes possible that multiple per cpu
1966  * structures are contained in one cacheline. This may be particularly
1967  * beneficial for the kmalloc caches.
1968  *
1969  * A desktop system typically has around 60-80 slabs. With 100 here we are
1970  * likely able to get per cpu structures for all caches from the array defined
1971  * here. We must be able to cover all kmalloc caches during bootstrap.
1972  *
1973  * If the per cpu array is exhausted then fall back to kmalloc
1974  * of individual cachelines. No sharing is possible then.
1975  */
1976 #define NR_KMEM_CACHE_CPU 100
1977
1978 static DEFINE_PER_CPU(struct kmem_cache_cpu,
1979                                 kmem_cache_cpu)[NR_KMEM_CACHE_CPU];
1980
1981 static DEFINE_PER_CPU(struct kmem_cache_cpu *, kmem_cache_cpu_free);
1982 static cpumask_t kmem_cach_cpu_free_init_once = CPU_MASK_NONE;
1983
1984 static struct kmem_cache_cpu *alloc_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache *s,
1985                                                         int cpu, gfp_t flags)
1986 {
1987         struct kmem_cache_cpu *c = per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu);
1988
1989         if (c)
1990                 per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu) =
1991                                 (void *)c->freelist;
1992         else {
1993                 /* Table overflow: So allocate ourselves */
1994                 c = kmalloc_node(
1995                         ALIGN(sizeof(struct kmem_cache_cpu), cache_line_size()),
1996                         flags, cpu_to_node(cpu));
1997                 if (!c)
1998                         return NULL;
1999         }
2000
2001         init_kmem_cache_cpu(s, c);
2002         return c;
2003 }
2004
2005 static void free_kmem_cache_cpu(struct kmem_cache_cpu *c, int cpu)
2006 {
2007         if (c < per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu) ||
2008                         c > per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu) + NR_KMEM_CACHE_CPU) {
2009                 kfree(c);
2010                 return;
2011         }
2012         c->freelist = (void *)per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu);
2013         per_cpu(kmem_cache_cpu_free, cpu) = c;
2014 }
2015
2016 static void free_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s)
2017 {
2018         int cpu;
2019
2020         for_each_online_cpu(cpu) {
2021                 struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
2022
2023                 if (c) {
2024                         s->cpu_slab[cpu] = NULL;
2025                         free_kmem_cache_cpu(c, cpu);
2026                 }
2027         }
2028 }
2029
2030 static int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
2031 {
2032         int cpu;
2033
2034         for_each_online_cpu(cpu) {
2035                 struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
2036
2037                 if (c)
2038                         continue;
2039
2040                 c = alloc_kmem_cache_cpu(s, cpu, flags);
2041                 if (!c) {
2042                         free_kmem_cache_cpus(s);
2043                         return 0;
2044                 }
2045                 s->cpu_slab[cpu] = c;
2046         }
2047         return 1;
2048 }
2049
2050 /*
2051  * Initialize the per cpu array.
2052  */
2053 static void init_alloc_cpu_cpu(int cpu)
2054 {
2055         int i;
2056
2057         if (cpu_isset(cpu, kmem_cach_cpu_free_init_once))
2058                 return;
2059
2060         for (i = NR_KMEM_CACHE_CPU - 1; i >= 0; i--)
2061                 free_kmem_cache_cpu(&per_cpu(kmem_cache_cpu, cpu)[i], cpu);
2062
2063         cpu_set(cpu, kmem_cach_cpu_free_init_once);
2064 }
2065
2066 static void __init init_alloc_cpu(void)
2067 {
2068         int cpu;
2069
2070         for_each_online_cpu(cpu)
2071                 init_alloc_cpu_cpu(cpu);
2072   }
2073
2074 #else
2075 static inline void free_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s) {}
2076 static inline void init_alloc_cpu(void) {}
2077
2078 static inline int alloc_kmem_cache_cpus(struct kmem_cache *s, gfp_t flags)
2079 {
2080         init_kmem_cache_cpu(s, &s->cpu_slab);
2081         return 1;
2082 }
2083 #endif
2084
2085 #ifdef CONFIG_NUMA
2086 /*
2087  * No kmalloc_node yet so do it by hand. We know that this is the first
2088  * slab on the node for this slabcache. There are no concurrent accesses
2089  * possible.
2090  *
2091  * Note that this function only works on the kmalloc_node_cache
2092  * when allocating for the kmalloc_node_cache. This is used for bootstrapping
2093  * memory on a fresh node that has no slab structures yet.
2094  */
2095 static struct kmem_cache_node *early_kmem_cache_node_alloc(gfp_t gfpflags,
2096                                                            int node)
2097 {
2098         struct page *page;
2099         struct kmem_cache_node *n;
2100         unsigned long flags;
2101
2102         BUG_ON(kmalloc_caches->size < sizeof(struct kmem_cache_node));
2103
2104         page = new_slab(kmalloc_caches, gfpflags, node);
2105
2106         BUG_ON(!page);
2107         if (page_to_nid(page) != node) {
2108                 printk(KERN_ERR "SLUB: Unable to allocate memory from "
2109                                 "node %d\n", node);
2110                 printk(KERN_ERR "SLUB: Allocating a useless per node structure "
2111                                 "in order to be able to continue\n");
2112         }
2113
2114         n = page->freelist;
2115         BUG_ON(!n);
2116         page->freelist = get_freepointer(kmalloc_caches, n);
2117         page->inuse++;
2118         kmalloc_caches->node[node] = n;
2119 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2120         init_object(kmalloc_caches, n, 1);
2121         init_tracking(kmalloc_caches, n);
2122 #endif
2123         init_kmem_cache_node(n);
2124         inc_slabs_node(kmalloc_caches, node, page->objects);
2125
2126         /*
2127          * lockdep requires consistent irq usage for each lock
2128          * so even though there cannot be a race this early in
2129          * the boot sequence, we still disable irqs.
2130          */
2131         local_irq_save(flags);
2132         add_partial(n, page, 0);
2133         local_irq_restore(flags);
2134         return n;
2135 }
2136
2137 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2138 {
2139         int node;
2140
2141         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2142                 struct kmem_cache_node *n = s->node[node];
2143                 if (n && n != &s->local_node)
2144                         kmem_cache_free(kmalloc_caches, n);
2145                 s->node[node] = NULL;
2146         }
2147 }
2148
2149 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2150 {
2151         int node;
2152         int local_node;
2153
2154         if (slab_state >= UP)
2155                 local_node = page_to_nid(virt_to_page(s));
2156         else
2157                 local_node = 0;
2158
2159         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2160                 struct kmem_cache_node *n;
2161
2162                 if (local_node == node)
2163                         n = &s->local_node;
2164                 else {
2165                         if (slab_state == DOWN) {
2166                                 n = early_kmem_cache_node_alloc(gfpflags,
2167                                                                 node);
2168                                 continue;
2169                         }
2170                         n = kmem_cache_alloc_node(kmalloc_caches,
2171                                                         gfpflags, node);
2172
2173                         if (!n) {
2174                                 free_kmem_cache_nodes(s);
2175                                 return 0;
2176                         }
2177
2178                 }
2179                 s->node[node] = n;
2180                 init_kmem_cache_node(n);
2181         }
2182         return 1;
2183 }
2184 #else
2185 static void free_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s)
2186 {
2187 }
2188
2189 static int init_kmem_cache_nodes(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
2190 {
2191         init_kmem_cache_node(&s->local_node);
2192         return 1;
2193 }
2194 #endif
2195
2196 /*
2197  * calculate_sizes() determines the order and the distribution of data within
2198  * a slab object.
2199  */
2200 static int calculate_sizes(struct kmem_cache *s, int forced_order)
2201 {
2202         unsigned long flags = s->flags;
2203         unsigned long size = s->objsize;
2204         unsigned long align = s->align;
2205         int order;
2206
2207         /*
2208          * Round up object size to the next word boundary. We can only
2209          * place the free pointer at word boundaries and this determines
2210          * the possible location of the free pointer.
2211          */
2212         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
2213
2214 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2215         /*
2216          * Determine if we can poison the object itself. If the user of
2217          * the slab may touch the object after free or before allocation
2218          * then we should never poison the object itself.
2219          */
2220         if ((flags & SLAB_POISON) && !(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) &&
2221                         !s->ctor)
2222                 s->flags |= __OBJECT_POISON;
2223         else
2224                 s->flags &= ~__OBJECT_POISON;
2225
2226
2227         /*
2228          * If we are Redzoning then check if there is some space between the
2229          * end of the object and the free pointer. If not then add an
2230          * additional word to have some bytes to store Redzone information.
2231          */
2232         if ((flags & SLAB_RED_ZONE) && size == s->objsize)
2233                 size += sizeof(void *);
2234 #endif
2235
2236         /*
2237          * With that we have determined the number of bytes in actual use
2238          * by the object. This is the potential offset to the free pointer.
2239          */
2240         s->inuse = size;
2241
2242         if (((flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_POISON)) ||
2243                 s->ctor)) {
2244                 /*
2245                  * Relocate free pointer after the object if it is not
2246                  * permitted to overwrite the first word of the object on
2247                  * kmem_cache_free.
2248                  *
2249                  * This is the case if we do RCU, have a constructor or
2250                  * destructor or are poisoning the objects.
2251                  */
2252                 s->offset = size;
2253                 size += sizeof(void *);
2254         }
2255
2256 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2257         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2258                 /*
2259                  * Need to store information about allocs and frees after
2260                  * the object.
2261                  */
2262                 size += 2 * sizeof(struct track);
2263
2264         if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2265                 /*
2266                  * Add some empty padding so that we can catch
2267                  * overwrites from earlier objects rather than let
2268                  * tracking information or the free pointer be
2269                  * corrupted if an user writes before the start
2270                  * of the object.
2271                  */
2272                 size += sizeof(void *);
2273 #endif
2274
2275         /*
2276          * Determine the alignment based on various parameters that the
2277          * user specified and the dynamic determination of cache line size
2278          * on bootup.
2279          */
2280         align = calculate_alignment(flags, align, s->objsize);
2281
2282         /*
2283          * SLUB stores one object immediately after another beginning from
2284          * offset 0. In order to align the objects we have to simply size
2285          * each object to conform to the alignment.
2286          */
2287         size = ALIGN(size, align);
2288         s->size = size;
2289         if (forced_order >= 0)
2290                 order = forced_order;
2291         else
2292                 order = calculate_order(size);
2293
2294         if (order < 0)
2295                 return 0;
2296
2297         s->allocflags = 0;
2298         if (order)
2299                 s->allocflags |= __GFP_COMP;
2300
2301         if (s->flags & SLAB_CACHE_DMA)
2302                 s->allocflags |= SLUB_DMA;
2303
2304         if (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2305                 s->allocflags |= __GFP_RECLAIMABLE;
2306
2307         /*
2308          * Determine the number of objects per slab
2309          */
2310         s->oo = oo_make(order, size);
2311         s->min = oo_make(get_order(size), size);
2312         if (oo_objects(s->oo) > oo_objects(s->max))
2313                 s->max = s->oo;
2314
2315         return !!oo_objects(s->oo);
2316
2317 }
2318
2319 static int kmem_cache_open(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags,
2320                 const char *name, size_t size,
2321                 size_t align, unsigned long flags,
2322                 void (*ctor)(struct kmem_cache *, void *))
2323 {
2324         memset(s, 0, kmem_size);
2325         s->name = name;
2326         s->ctor = ctor;
2327         s->objsize = size;
2328         s->align = align;
2329         s->flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, ctor);
2330
2331         if (!calculate_sizes(s, -1))
2332                 goto error;
2333
2334         s->refcount = 1;
2335 #ifdef CONFIG_NUMA
2336         s->remote_node_defrag_ratio = 100;
2337 #endif
2338         if (!init_kmem_cache_nodes(s, gfpflags & ~SLUB_DMA))
2339                 goto error;
2340
2341         if (alloc_kmem_cache_cpus(s, gfpflags & ~SLUB_DMA))
2342                 return 1;
2343         free_kmem_cache_nodes(s);
2344 error:
2345         if (flags & SLAB_PANIC)
2346                 panic("Cannot create slab %s size=%lu realsize=%u "
2347                         "order=%u offset=%u flags=%lx\n",
2348                         s->name, (unsigned long)size, s->size, oo_order(s->oo),
2349                         s->offset, flags);
2350         return 0;
2351 }
2352
2353 /*
2354  * Check if a given pointer is valid
2355  */
2356 int kmem_ptr_validate(struct kmem_cache *s, const void *object)
2357 {
2358         struct page *page;
2359
2360         page = get_object_page(object);
2361
2362         if (!page || s != page->slab)
2363                 /* No slab or wrong slab */
2364                 return 0;
2365
2366         if (!check_valid_pointer(s, page, object))
2367                 return 0;
2368
2369         /*
2370          * We could also check if the object is on the slabs freelist.
2371          * But this would be too expensive and it seems that the main
2372          * purpose of kmem_ptr_valid() is to check if the object belongs
2373          * to a certain slab.
2374          */
2375         return 1;
2376 }
2377 EXPORT_SYMBOL(kmem_ptr_validate);
2378
2379 /*
2380  * Determine the size of a slab object
2381  */
2382 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
2383 {
2384         return s->objsize;
2385 }
2386 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
2387
2388 const char *kmem_cache_name(struct kmem_cache *s)
2389 {
2390         return s->name;
2391 }
2392 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_name);
2393
2394 static void list_slab_objects(struct kmem_cache *s, struct page *page,
2395                                                         const char *text)
2396 {
2397 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2398         void *addr = page_address(page);
2399         void *p;
2400         DECLARE_BITMAP(map, page->objects);
2401
2402         bitmap_zero(map, page->objects);
2403         slab_err(s, page, "%s", text);
2404         slab_lock(page);
2405         for_each_free_object(p, s, page->freelist)
2406                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
2407
2408         for_each_object(p, s, addr, page->objects) {
2409
2410                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map)) {
2411                         printk(KERN_ERR "INFO: Object 0x%p @offset=%tu\n",
2412                                                         p, p - addr);
2413                         print_tracking(s, p);
2414                 }
2415         }
2416         slab_unlock(page);
2417 #endif
2418 }
2419
2420 /*
2421  * Attempt to free all partial slabs on a node.
2422  */
2423 static void free_partial(struct kmem_cache *s, struct kmem_cache_node *n)
2424 {
2425         unsigned long flags;
2426         struct page *page, *h;
2427
2428         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2429         list_for_each_entry_safe(page, h, &n->partial, lru) {
2430                 if (!page->inuse) {
2431                         list_del(&page->lru);
2432                         discard_slab(s, page);
2433                         n->nr_partial--;
2434                 } else {
2435                         list_slab_objects(s, page,
2436                                 "Objects remaining on kmem_cache_close()");
2437                 }
2438         }
2439         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2440 }
2441
2442 /*
2443  * Release all resources used by a slab cache.
2444  */
2445 static inline int kmem_cache_close(struct kmem_cache *s)
2446 {
2447         int node;
2448
2449         flush_all(s);
2450
2451         /* Attempt to free all objects */
2452         free_kmem_cache_cpus(s);
2453         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2454                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
2455
2456                 free_partial(s, n);
2457                 if (n->nr_partial || slabs_node(s, node))
2458                         return 1;
2459         }
2460         free_kmem_cache_nodes(s);
2461         return 0;
2462 }
2463
2464 /*
2465  * Close a cache and release the kmem_cache structure
2466  * (must be used for caches created using kmem_cache_create)
2467  */
2468 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
2469 {
2470         down_write(&slub_lock);
2471         s->refcount--;
2472         if (!s->refcount) {
2473                 list_del(&s->list);
2474                 up_write(&slub_lock);
2475                 if (kmem_cache_close(s)) {
2476                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: %s called for cache that "
2477                                 "still has objects.\n", s->name, __func__);
2478                         dump_stack();
2479                 }
2480                 sysfs_slab_remove(s);
2481         } else
2482                 up_write(&slub_lock);
2483 }
2484 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2485
2486 /********************************************************************
2487  *              Kmalloc subsystem
2488  *******************************************************************/
2489
2490 struct kmem_cache kmalloc_caches[PAGE_SHIFT + 1] __cacheline_aligned;
2491 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
2492
2493 static int __init setup_slub_min_order(char *str)
2494 {
2495         get_option(&str, &slub_min_order);
2496
2497         return 1;
2498 }
2499
2500 __setup("slub_min_order=", setup_slub_min_order);
2501
2502 static int __init setup_slub_max_order(char *str)
2503 {
2504         get_option(&str, &slub_max_order);
2505
2506         return 1;
2507 }
2508
2509 __setup("slub_max_order=", setup_slub_max_order);
2510
2511 static int __init setup_slub_min_objects(char *str)
2512 {
2513         get_option(&str, &slub_min_objects);
2514
2515         return 1;
2516 }
2517
2518 __setup("slub_min_objects=", setup_slub_min_objects);
2519
2520 static int __init setup_slub_nomerge(char *str)
2521 {
2522         slub_nomerge = 1;
2523         return 1;
2524 }
2525
2526 __setup("slub_nomerge", setup_slub_nomerge);
2527
2528 static struct kmem_cache *create_kmalloc_cache(struct kmem_cache *s,
2529                 const char *name, int size, gfp_t gfp_flags)
2530 {
2531         unsigned int flags = 0;
2532
2533         if (gfp_flags & SLUB_DMA)
2534                 flags = SLAB_CACHE_DMA;
2535
2536         down_write(&slub_lock);
2537         if (!kmem_cache_open(s, gfp_flags, name, size, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
2538                                                                 flags, NULL))
2539                 goto panic;
2540
2541         list_add(&s->list, &slab_caches);
2542         up_write(&slub_lock);
2543         if (sysfs_slab_add(s))
2544                 goto panic;
2545         return s;
2546
2547 panic:
2548         panic("Creation of kmalloc slab %s size=%d failed.\n", name, size);
2549 }
2550
2551 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2552 static struct kmem_cache *kmalloc_caches_dma[PAGE_SHIFT + 1];
2553
2554 static void sysfs_add_func(struct work_struct *w)
2555 {
2556         struct kmem_cache *s;
2557
2558         down_write(&slub_lock);
2559         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2560                 if (s->flags & __SYSFS_ADD_DEFERRED) {
2561                         s->flags &= ~__SYSFS_ADD_DEFERRED;
2562                         sysfs_slab_add(s);
2563                 }
2564         }
2565         up_write(&slub_lock);
2566 }
2567
2568 static DECLARE_WORK(sysfs_add_work, sysfs_add_func);
2569
2570 static noinline struct kmem_cache *dma_kmalloc_cache(int index, gfp_t flags)
2571 {
2572         struct kmem_cache *s;
2573         char *text;
2574         size_t realsize;
2575
2576         s = kmalloc_caches_dma[index];
2577         if (s)
2578                 return s;
2579
2580         /* Dynamically create dma cache */
2581         if (flags & __GFP_WAIT)
2582                 down_write(&slub_lock);
2583         else {
2584                 if (!down_write_trylock(&slub_lock))
2585                         goto out;
2586         }
2587
2588         if (kmalloc_caches_dma[index])
2589                 goto unlock_out;
2590
2591         realsize = kmalloc_caches[index].objsize;
2592         text = kasprintf(flags & ~SLUB_DMA, "kmalloc_dma-%d",
2593                          (unsigned int)realsize);
2594         s = kmalloc(kmem_size, flags & ~SLUB_DMA);
2595
2596         if (!s || !text || !kmem_cache_open(s, flags, text,
2597                         realsize, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
2598                         SLAB_CACHE_DMA|__SYSFS_ADD_DEFERRED, NULL)) {
2599                 kfree(s);
2600                 kfree(text);
2601                 goto unlock_out;
2602         }
2603
2604         list_add(&s->list, &slab_caches);
2605         kmalloc_caches_dma[index] = s;
2606
2607         schedule_work(&sysfs_add_work);
2608
2609 unlock_out:
2610         up_write(&slub_lock);
2611 out:
2612         return kmalloc_caches_dma[index];
2613 }
2614 #endif
2615
2616 /*
2617  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
2618  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
2619  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
2620  * fls.
2621  */
2622 static s8 size_index[24] = {
2623         3,      /* 8 */
2624         4,      /* 16 */
2625         5,      /* 24 */
2626         5,      /* 32 */
2627         6,      /* 40 */
2628         6,      /* 48 */
2629         6,      /* 56 */
2630         6,      /* 64 */
2631         1,      /* 72 */
2632         1,      /* 80 */
2633         1,      /* 88 */
2634         1,      /* 96 */
2635         7,      /* 104 */
2636         7,      /* 112 */
2637         7,      /* 120 */
2638         7,      /* 128 */
2639         2,      /* 136 */
2640         2,      /* 144 */
2641         2,      /* 152 */
2642         2,      /* 160 */
2643         2,      /* 168 */
2644         2,      /* 176 */
2645         2,      /* 184 */
2646         2       /* 192 */
2647 };
2648
2649 static struct kmem_cache *get_slab(size_t size, gfp_t flags)
2650 {
2651         int index;
2652
2653         if (size <= 192) {
2654                 if (!size)
2655                         return ZERO_SIZE_PTR;
2656
2657                 index = size_index[(size - 1) / 8];
2658         } else
2659                 index = fls(size - 1);
2660
2661 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
2662         if (unlikely((flags & SLUB_DMA)))
2663                 return dma_kmalloc_cache(index, flags);
2664
2665 #endif
2666         return &kmalloc_caches[index];
2667 }
2668
2669 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
2670 {
2671         struct kmem_cache *s;
2672
2673         if (unlikely(size > PAGE_SIZE))
2674                 return kmalloc_large(size, flags);
2675
2676         s = get_slab(size, flags);
2677
2678         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2679                 return s;
2680
2681         return slab_alloc(s, flags, -1, __builtin_return_address(0));
2682 }
2683 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
2684
2685 static void *kmalloc_large_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
2686 {
2687         struct page *page = alloc_pages_node(node, flags | __GFP_COMP,
2688                                                 get_order(size));
2689
2690         if (page)
2691                 return page_address(page);
2692         else
2693                 return NULL;
2694 }
2695
2696 #ifdef CONFIG_NUMA
2697 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
2698 {
2699         struct kmem_cache *s;
2700
2701         if (unlikely(size > PAGE_SIZE))
2702                 return kmalloc_large_node(size, flags, node);
2703
2704         s = get_slab(size, flags);
2705
2706         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
2707                 return s;
2708
2709         return slab_alloc(s, flags, node, __builtin_return_address(0));
2710 }
2711 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
2712 #endif
2713
2714 size_t ksize(const void *object)
2715 {
2716         struct page *page;
2717         struct kmem_cache *s;
2718
2719         if (unlikely(object == ZERO_SIZE_PTR))
2720                 return 0;
2721
2722         page = virt_to_head_page(object);
2723
2724         if (unlikely(!PageSlab(page)))
2725                 return PAGE_SIZE << compound_order(page);
2726
2727         s = page->slab;
2728
2729 #ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG
2730         /*
2731          * Debugging requires use of the padding between object
2732          * and whatever may come after it.
2733          */
2734         if (s->flags & (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON))
2735                 return s->objsize;
2736
2737 #endif
2738         /*
2739          * If we have the need to store the freelist pointer
2740          * back there or track user information then we can
2741          * only use the space before that information.
2742          */
2743         if (s->flags & (SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_STORE_USER))
2744                 return s->inuse;
2745         /*
2746          * Else we can use all the padding etc for the allocation
2747          */
2748         return s->size;
2749 }
2750 EXPORT_SYMBOL(ksize);
2751
2752 void kfree(const void *x)
2753 {
2754         struct page *page;
2755         void *object = (void *)x;
2756
2757         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
2758                 return;
2759
2760         page = virt_to_head_page(x);
2761         if (unlikely(!PageSlab(page))) {
2762                 put_page(page);
2763                 return;
2764         }
2765         slab_free(page->slab, page, object, __builtin_return_address(0));
2766 }
2767 EXPORT_SYMBOL(kfree);
2768
2769 /*
2770  * kmem_cache_shrink removes empty slabs from the partial lists and sorts
2771  * the remaining slabs by the number of items in use. The slabs with the
2772  * most items in use come first. New allocations will then fill those up
2773  * and thus they can be removed from the partial lists.
2774  *
2775  * The slabs with the least items are placed last. This results in them
2776  * being allocated from last increasing the chance that the last objects
2777  * are freed in them.
2778  */
2779 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *s)
2780 {
2781         int node;
2782         int i;
2783         struct kmem_cache_node *n;
2784         struct page *page;
2785         struct page *t;
2786         int objects = oo_objects(s->max);
2787         struct list_head *slabs_by_inuse =
2788                 kmalloc(sizeof(struct list_head) * objects, GFP_KERNEL);
2789         unsigned long flags;
2790
2791         if (!slabs_by_inuse)
2792                 return -ENOMEM;
2793
2794         flush_all(s);
2795         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
2796                 n = get_node(s, node);
2797
2798                 if (!n->nr_partial)
2799                         continue;
2800
2801                 for (i = 0; i < objects; i++)
2802                         INIT_LIST_HEAD(slabs_by_inuse + i);
2803
2804                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
2805
2806                 /*
2807                  * Build lists indexed by the items in use in each slab.
2808                  *
2809                  * Note that concurrent frees may occur while we hold the
2810                  * list_lock. page->inuse here is the upper limit.
2811                  */
2812                 list_for_each_entry_safe(page, t, &n->partial, lru) {
2813                         if (!page->inuse && slab_trylock(page)) {
2814                                 /*
2815                                  * Must hold slab lock here because slab_free
2816                                  * may have freed the last object and be
2817                                  * waiting to release the slab.
2818                                  */
2819                                 list_del(&page->lru);
2820                                 n->nr_partial--;
2821                                 slab_unlock(page);
2822                                 discard_slab(s, page);
2823                         } else {
2824                                 list_move(&page->lru,
2825                                 slabs_by_inuse + page->inuse);
2826                         }
2827                 }
2828
2829                 /*
2830                  * Rebuild the partial list with the slabs filled up most
2831                  * first and the least used slabs at the end.
2832                  */
2833                 for (i = objects - 1; i >= 0; i--)
2834                         list_splice(slabs_by_inuse + i, n->partial.prev);
2835
2836                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
2837         }
2838
2839         kfree(slabs_by_inuse);
2840         return 0;
2841 }
2842 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2843
2844 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
2845 static int slab_mem_going_offline_callback(void *arg)
2846 {
2847         struct kmem_cache *s;
2848
2849         down_read(&slub_lock);
2850         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
2851                 kmem_cache_shrink(s);
2852         up_read(&slub_lock);
2853
2854         return 0;
2855 }
2856
2857 static void slab_mem_offline_callback(void *arg)
2858 {
2859         struct kmem_cache_node *n;
2860         struct kmem_cache *s;
2861         struct memory_notify *marg = arg;
2862         int offline_node;
2863
2864         offline_node = marg->status_change_nid;
2865
2866         /*
2867          * If the node still has available memory. we need kmem_cache_node
2868          * for it yet.
2869          */
2870         if (offline_node < 0)
2871                 return;
2872
2873         down_read(&slub_lock);
2874         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2875                 n = get_node(s, offline_node);
2876                 if (n) {
2877                         /*
2878                          * if n->nr_slabs > 0, slabs still exist on the node
2879                          * that is going down. We were unable to free them,
2880                          * and offline_pages() function shoudn't call this
2881                          * callback. So, we must fail.
2882                          */
2883                         BUG_ON(slabs_node(s, offline_node));
2884
2885                         s->node[offline_node] = NULL;
2886                         kmem_cache_free(kmalloc_caches, n);
2887                 }
2888         }
2889         up_read(&slub_lock);
2890 }
2891
2892 static int slab_mem_going_online_callback(void *arg)
2893 {
2894         struct kmem_cache_node *n;
2895         struct kmem_cache *s;
2896         struct memory_notify *marg = arg;
2897         int nid = marg->status_change_nid;
2898         int ret = 0;
2899
2900         /*
2901          * If the node's memory is already available, then kmem_cache_node is
2902          * already created. Nothing to do.
2903          */
2904         if (nid < 0)
2905                 return 0;
2906
2907         /*
2908          * We are bringing a node online. No memory is availabe yet. We must
2909          * allocate a kmem_cache_node structure in order to bring the node
2910          * online.
2911          */
2912         down_read(&slub_lock);
2913         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
2914                 /*
2915                  * XXX: kmem_cache_alloc_node will fallback to other nodes
2916                  *      since memory is not yet available from the node that
2917                  *      is brought up.
2918                  */
2919                 n = kmem_cache_alloc(kmalloc_caches, GFP_KERNEL);
2920                 if (!n) {
2921                         ret = -ENOMEM;
2922                         goto out;
2923                 }
2924                 init_kmem_cache_node(n);
2925                 s->node[nid] = n;
2926         }
2927 out:
2928         up_read(&slub_lock);
2929         return ret;
2930 }
2931
2932 static int slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
2933                                 unsigned long action, void *arg)
2934 {
2935         int ret = 0;
2936
2937         switch (action) {
2938         case MEM_GOING_ONLINE:
2939                 ret = slab_mem_going_online_callback(arg);
2940                 break;
2941         case MEM_GOING_OFFLINE:
2942                 ret = slab_mem_going_offline_callback(arg);
2943                 break;
2944         case MEM_OFFLINE:
2945         case MEM_CANCEL_ONLINE:
2946                 slab_mem_offline_callback(arg);
2947                 break;
2948         case MEM_ONLINE:
2949         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
2950                 break;
2951         }
2952
2953         ret = notifier_from_errno(ret);
2954         return ret;
2955 }
2956
2957 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
2958
2959 /********************************************************************
2960  *                      Basic setup of slabs
2961  *******************************************************************/
2962
2963 void __init kmem_cache_init(void)
2964 {
2965         int i;
2966         int caches = 0;
2967
2968         init_alloc_cpu();
2969
2970 #ifdef CONFIG_NUMA
2971         /*
2972          * Must first have the slab cache available for the allocations of the
2973          * struct kmem_cache_node's. There is special bootstrap code in
2974          * kmem_cache_open for slab_state == DOWN.
2975          */
2976         create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[0], "kmem_cache_node",
2977                 sizeof(struct kmem_cache_node), GFP_KERNEL);
2978         kmalloc_caches[0].refcount = -1;
2979         caches++;
2980
2981         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, 1);
2982 #endif
2983
2984         /* Able to allocate the per node structures */
2985         slab_state = PARTIAL;
2986
2987         /* Caches that are not of the two-to-the-power-of size */
2988         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64) {
2989                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[1],
2990                                 "kmalloc-96", 96, GFP_KERNEL);
2991                 caches++;
2992         }
2993         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 128) {
2994                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[2],
2995                                 "kmalloc-192", 192, GFP_KERNEL);
2996                 caches++;
2997         }
2998
2999         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i <= PAGE_SHIFT; i++) {
3000                 create_kmalloc_cache(&kmalloc_caches[i],
3001                         "kmalloc", 1 << i, GFP_KERNEL);
3002                 caches++;
3003         }
3004
3005
3006         /*
3007          * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
3008          * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
3009          * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
3010          *
3011          * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
3012          * handle the index determination for the smaller caches.
3013          *
3014          * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
3015          * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
3016          */
3017         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
3018                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
3019
3020         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8)
3021                 size_index[(i - 1) / 8] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
3022
3023         slab_state = UP;
3024
3025         /* Provide the correct kmalloc names now that the caches are up */
3026         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i <= PAGE_SHIFT; i++)
3027                 kmalloc_caches[i]. name =
3028                         kasprintf(GFP_KERNEL, "kmalloc-%d", 1 << i);
3029
3030 #ifdef CONFIG_SMP
3031         register_cpu_notifier(&slab_notifier);
3032         kmem_size = offsetof(struct kmem_cache, cpu_slab) +
3033                                 nr_cpu_ids * sizeof(struct kmem_cache_cpu *);
3034 #else
3035         kmem_size = sizeof(struct kmem_cache);
3036 #endif
3037
3038         printk(KERN_INFO
3039                 "SLUB: Genslabs=%d, HWalign=%d, Order=%d-%d, MinObjects=%d,"
3040                 " CPUs=%d, Nodes=%d\n",
3041                 caches, cache_line_size(),
3042                 slub_min_order, slub_max_order, slub_min_objects,
3043                 nr_cpu_ids, nr_node_ids);
3044 }
3045
3046 /*
3047  * Find a mergeable slab cache
3048  */
3049 static int slab_unmergeable(struct kmem_cache *s)
3050 {
3051         if (slub_nomerge || (s->flags & SLUB_NEVER_MERGE))
3052                 return 1;
3053
3054         if (s->ctor)
3055                 return 1;
3056
3057         /*
3058          * We may have set a slab to be unmergeable during bootstrap.
3059          */
3060         if (s->refcount < 0)
3061                 return 1;
3062
3063         return 0;
3064 }
3065
3066 static struct kmem_cache *find_mergeable(size_t size,
3067                 size_t align, unsigned long flags, const char *name,
3068                 void (*ctor)(struct kmem_cache *, void *))
3069 {
3070         struct kmem_cache *s;
3071
3072         if (slub_nomerge || (flags & SLUB_NEVER_MERGE))
3073                 return NULL;
3074
3075         if (ctor)
3076                 return NULL;
3077
3078         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
3079         align = calculate_alignment(flags, align, size);
3080         size = ALIGN(size, align);
3081         flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, NULL);
3082
3083         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3084                 if (slab_unmergeable(s))
3085                         continue;
3086
3087                 if (size > s->size)
3088                         continue;
3089
3090                 if ((flags & SLUB_MERGE_SAME) != (s->flags & SLUB_MERGE_SAME))
3091                                 continue;
3092                 /*
3093                  * Check if alignment is compatible.
3094                  * Courtesy of Adrian Drzewiecki
3095                  */
3096                 if ((s->size & ~(align - 1)) != s->size)
3097                         continue;
3098
3099                 if (s->size - size >= sizeof(void *))
3100                         continue;
3101
3102                 return s;
3103         }
3104         return NULL;
3105 }
3106
3107 struct kmem_cache *kmem_cache_create(const char *name, size_t size,
3108                 size_t align, unsigned long flags,
3109                 void (*ctor)(struct kmem_cache *, void *))
3110 {
3111         struct kmem_cache *s;
3112
3113         down_write(&slub_lock);
3114         s = find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);
3115         if (s) {
3116                 int cpu;
3117
3118                 s->refcount++;
3119                 /*
3120                  * Adjust the object sizes so that we clear
3121                  * the complete object on kzalloc.
3122                  */
3123                 s->objsize = max(s->objsize, (int)size);
3124
3125                 /*
3126                  * And then we need to update the object size in the
3127                  * per cpu structures
3128                  */
3129                 for_each_online_cpu(cpu)
3130                         get_cpu_slab(s, cpu)->objsize = s->objsize;
3131
3132                 s->inuse = max_t(int, s->inuse, ALIGN(size, sizeof(void *)));
3133                 up_write(&slub_lock);
3134
3135                 if (sysfs_slab_alias(s, name))
3136                         goto err;
3137                 return s;
3138         }
3139
3140         s = kmalloc(kmem_size, GFP_KERNEL);
3141         if (s) {
3142                 if (kmem_cache_open(s, GFP_KERNEL, name,
3143                                 size, align, flags, ctor)) {
3144                         list_add(&s->list, &slab_caches);
3145                         up_write(&slub_lock);
3146                         if (sysfs_slab_add(s))
3147                                 goto err;
3148                         return s;
3149                 }
3150                 kfree(s);
3151         }
3152         up_write(&slub_lock);
3153
3154 err:
3155         if (flags & SLAB_PANIC)
3156                 panic("Cannot create slabcache %s\n", name);
3157         else
3158                 s = NULL;
3159         return s;
3160 }
3161 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
3162
3163 #ifdef CONFIG_SMP
3164 /*
3165  * Use the cpu notifier to insure that the cpu slabs are flushed when
3166  * necessary.
3167  */
3168 static int __cpuinit slab_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
3169                 unsigned long action, void *hcpu)
3170 {
3171         long cpu = (long)hcpu;
3172         struct kmem_cache *s;
3173         unsigned long flags;
3174
3175         switch (action) {
3176         case CPU_UP_PREPARE:
3177         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3178                 init_alloc_cpu_cpu(cpu);
3179                 down_read(&slub_lock);
3180                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list)
3181                         s->cpu_slab[cpu] = alloc_kmem_cache_cpu(s, cpu,
3182                                                         GFP_KERNEL);
3183                 up_read(&slub_lock);
3184                 break;
3185
3186         case CPU_UP_CANCELED:
3187         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3188         case CPU_DEAD:
3189         case CPU_DEAD_FROZEN:
3190                 down_read(&slub_lock);
3191                 list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
3192                         struct kmem_cache_cpu *c = get_cpu_slab(s, cpu);
3193
3194                         local_irq_save(flags);
3195                         __flush_cpu_slab(s, cpu);
3196                         local_irq_restore(flags);
3197                         free_kmem_cache_cpu(c, cpu);
3198                         s->cpu_slab[cpu] = NULL;
3199                 }
3200                 up_read(&slub_lock);
3201                 break;
3202         default:
3203                 break;
3204         }
3205         return NOTIFY_OK;
3206 }
3207
3208 static struct notifier_block __cpuinitdata slab_notifier = {
3209         .notifier_call = slab_cpuup_callback
3210 };
3211
3212 #endif
3213
3214 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags, void *caller)
3215 {
3216         struct kmem_cache *s;
3217
3218         if (unlikely(size > PAGE_SIZE))
3219                 return kmalloc_large(size, gfpflags);
3220
3221         s = get_slab(size, gfpflags);
3222
3223         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3224                 return s;
3225
3226         return slab_alloc(s, gfpflags, -1, caller);
3227 }
3228
3229 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t gfpflags,
3230                                         int node, void *caller)
3231 {
3232         struct kmem_cache *s;
3233
3234         if (unlikely(size > PAGE_SIZE))
3235                 return kmalloc_large_node(size, gfpflags, node);
3236
3237         s = get_slab(size, gfpflags);
3238
3239         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
3240                 return s;
3241
3242         return slab_alloc(s, gfpflags, node, caller);
3243 }
3244
3245 #if (defined(CONFIG_SYSFS) && defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)) || defined(CONFIG_SLABINFO)
3246 static unsigned long count_partial(struct kmem_cache_node *n,
3247                                         int (*get_count)(struct page *))
3248 {
3249         unsigned long flags;
3250         unsigned long x = 0;
3251         struct page *page;
3252
3253         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3254         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
3255                 x += get_count(page);
3256         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3257         return x;
3258 }
3259
3260 static int count_inuse(struct page *page)
3261 {
3262         return page->inuse;
3263 }
3264
3265 static int count_total(struct page *page)
3266 {
3267         return page->objects;
3268 }
3269
3270 static int count_free(struct page *page)
3271 {
3272         return page->objects - page->inuse;
3273 }
3274 #endif
3275
3276 #if defined(CONFIG_SYSFS) && defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)
3277 static int validate_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3278                                                 unsigned long *map)
3279 {
3280         void *p;
3281         void *addr = page_address(page);
3282
3283         if (!check_slab(s, page) ||
3284                         !on_freelist(s, page, NULL))
3285                 return 0;
3286
3287         /* Now we know that a valid freelist exists */
3288         bitmap_zero(map, page->objects);
3289
3290         for_each_free_object(p, s, page->freelist) {
3291                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
3292                 if (!check_object(s, page, p, 0))
3293                         return 0;
3294         }
3295
3296         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
3297                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
3298                         if (!check_object(s, page, p, 1))
3299                                 return 0;
3300         return 1;
3301 }
3302
3303 static void validate_slab_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page,
3304                                                 unsigned long *map)
3305 {
3306         if (slab_trylock(page)) {
3307                 validate_slab(s, page, map);
3308                 slab_unlock(page);
3309         } else
3310                 printk(KERN_INFO "SLUB %s: Skipped busy slab 0x%p\n",
3311                         s->name, page);
3312
3313         if (s->flags & DEBUG_DEFAULT_FLAGS) {
3314                 if (!SlabDebug(page))
3315                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: SlabDebug not set "
3316                                 "on slab 0x%p\n", s->name, page);
3317         } else {
3318                 if (SlabDebug(page))
3319                         printk(KERN_ERR "SLUB %s: SlabDebug set on "
3320                                 "slab 0x%p\n", s->name, page);
3321         }
3322 }
3323
3324 static int validate_slab_node(struct kmem_cache *s,
3325                 struct kmem_cache_node *n, unsigned long *map)
3326 {
3327         unsigned long count = 0;
3328         struct page *page;
3329         unsigned long flags;
3330
3331         spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3332
3333         list_for_each_entry(page, &n->partial, lru) {
3334                 validate_slab_slab(s, page, map);
3335                 count++;
3336         }
3337         if (count != n->nr_partial)
3338                 printk(KERN_ERR "SLUB %s: %ld partial slabs counted but "
3339                         "counter=%ld\n", s->name, count, n->nr_partial);
3340
3341         if (!(s->flags & SLAB_STORE_USER))
3342                 goto out;
3343
3344         list_for_each_entry(page, &n->full, lru) {
3345                 validate_slab_slab(s, page, map);
3346                 count++;
3347         }
3348         if (count != atomic_long_read(&n->nr_slabs))
3349                 printk(KERN_ERR "SLUB: %s %ld slabs counted but "
3350                         "counter=%ld\n", s->name, count,
3351                         atomic_long_read(&n->nr_slabs));
3352
3353 out:
3354         spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3355         return count;
3356 }
3357
3358 static long validate_slab_cache(struct kmem_cache *s)
3359 {
3360         int node;
3361         unsigned long count = 0;
3362         unsigned long *map = kmalloc(BITS_TO_LONGS(oo_objects(s->max)) *
3363                                 sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
3364
3365         if (!map)
3366                 return -ENOMEM;
3367
3368         flush_all(s);
3369         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3370                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3371
3372                 count += validate_slab_node(s, n, map);
3373         }
3374         kfree(map);
3375         return count;
3376 }
3377
3378 #ifdef SLUB_RESILIENCY_TEST
3379 static void resiliency_test(void)
3380 {
3381         u8 *p;
3382
3383         printk(KERN_ERR "SLUB resiliency testing\n");
3384         printk(KERN_ERR "-----------------------\n");
3385         printk(KERN_ERR "A. Corruption after allocation\n");
3386
3387         p = kzalloc(16, GFP_KERNEL);
3388         p[16] = 0x12;
3389         printk(KERN_ERR "\n1. kmalloc-16: Clobber Redzone/next pointer"
3390                         " 0x12->0x%p\n\n", p + 16);
3391
3392         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 4);
3393
3394         /* Hmmm... The next two are dangerous */
3395         p = kzalloc(32, GFP_KERNEL);
3396         p[32 + sizeof(void *)] = 0x34;
3397         printk(KERN_ERR "\n2. kmalloc-32: Clobber next pointer/next slab"
3398                         " 0x34 -> -0x%p\n", p);
3399         printk(KERN_ERR
3400                 "If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
3401
3402         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 5);
3403         p = kzalloc(64, GFP_KERNEL);
3404         p += 64 + (get_cycles() & 0xff) * sizeof(void *);
3405         *p = 0x56;
3406         printk(KERN_ERR "\n3. kmalloc-64: corrupting random byte 0x56->0x%p\n",
3407                                                                         p);
3408         printk(KERN_ERR
3409                 "If allocated object is overwritten then not detectable\n\n");
3410         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 6);
3411
3412         printk(KERN_ERR "\nB. Corruption after free\n");
3413         p = kzalloc(128, GFP_KERNEL);
3414         kfree(p);
3415         *p = 0x78;
3416         printk(KERN_ERR "1. kmalloc-128: Clobber first word 0x78->0x%p\n\n", p);
3417         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 7);
3418
3419         p = kzalloc(256, GFP_KERNEL);
3420         kfree(p);
3421         p[50] = 0x9a;
3422         printk(KERN_ERR "\n2. kmalloc-256: Clobber 50th byte 0x9a->0x%p\n\n",
3423                         p);
3424         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 8);
3425
3426         p = kzalloc(512, GFP_KERNEL);
3427         kfree(p);
3428         p[512] = 0xab;
3429         printk(KERN_ERR "\n3. kmalloc-512: Clobber redzone 0xab->0x%p\n\n", p);
3430         validate_slab_cache(kmalloc_caches + 9);
3431 }
3432 #else
3433 static void resiliency_test(void) {};
3434 #endif
3435
3436 /*
3437  * Generate lists of code addresses where slabcache objects are allocated
3438  * and freed.
3439  */
3440
3441 struct location {
3442         unsigned long count;
3443         void *addr;
3444         long long sum_time;
3445         long min_time;
3446         long max_time;
3447         long min_pid;
3448         long max_pid;
3449         cpumask_t cpus;
3450         nodemask_t nodes;
3451 };
3452
3453 struct loc_track {
3454         unsigned long max;
3455         unsigned long count;
3456         struct location *loc;
3457 };
3458
3459 static void free_loc_track(struct loc_track *t)
3460 {
3461         if (t->max)
3462                 free_pages((unsigned long)t->loc,
3463                         get_order(sizeof(struct location) * t->max));
3464 }
3465
3466 static int alloc_loc_track(struct loc_track *t, unsigned long max, gfp_t flags)
3467 {
3468         struct location *l;
3469         int order;
3470
3471         order = get_order(sizeof(struct location) * max);
3472
3473         l = (void *)__get_free_pages(flags, order);
3474         if (!l)
3475                 return 0;
3476
3477         if (t->count) {
3478                 memcpy(l, t->loc, sizeof(struct location) * t->count);
3479                 free_loc_track(t);
3480         }
3481         t->max = max;
3482         t->loc = l;
3483         return 1;
3484 }
3485
3486 static int add_location(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
3487                                 const struct track *track)
3488 {
3489         long start, end, pos;
3490         struct location *l;
3491         void *caddr;
3492         unsigned long age = jiffies - track->when;
3493
3494         start = -1;
3495         end = t->count;
3496
3497         for ( ; ; ) {
3498                 pos = start + (end - start + 1) / 2;
3499
3500                 /*
3501                  * There is nothing at "end". If we end up there
3502                  * we need to add something to before end.
3503                  */
3504                 if (pos == end)
3505                         break;
3506
3507                 caddr = t->loc[pos].addr;
3508                 if (track->addr == caddr) {
3509
3510                         l = &t->loc[pos];
3511                         l->count++;
3512                         if (track->when) {
3513                                 l->sum_time += age;
3514                                 if (age < l->min_time)
3515                                         l->min_time = age;
3516                                 if (age > l->max_time)
3517                                         l->max_time = age;
3518
3519                                 if (track->pid < l->min_pid)
3520                                         l->min_pid = track->pid;
3521                                 if (track->pid > l->max_pid)
3522                                         l->max_pid = track->pid;
3523
3524                                 cpu_set(track->cpu, l->cpus);
3525                         }
3526                         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
3527                         return 1;
3528                 }
3529
3530                 if (track->addr < caddr)
3531                         end = pos;
3532                 else
3533                         start = pos;
3534         }
3535
3536         /*
3537          * Not found. Insert new tracking element.
3538          */
3539         if (t->count >= t->max && !alloc_loc_track(t, 2 * t->max, GFP_ATOMIC))
3540                 return 0;
3541
3542         l = t->loc + pos;
3543         if (pos < t->count)
3544                 memmove(l + 1, l,
3545                         (t->count - pos) * sizeof(struct location));
3546         t->count++;
3547         l->count = 1;
3548         l->addr = track->addr;
3549         l->sum_time = age;
3550         l->min_time = age;
3551         l->max_time = age;
3552         l->min_pid = track->pid;
3553         l->max_pid = track->pid;
3554         cpus_clear(l->cpus);
3555         cpu_set(track->cpu, l->cpus);
3556         nodes_clear(l->nodes);
3557         node_set(page_to_nid(virt_to_page(track)), l->nodes);
3558         return 1;
3559 }
3560
3561 static void process_slab(struct loc_track *t, struct kmem_cache *s,
3562                 struct page *page, enum track_item alloc)
3563 {
3564         void *addr = page_address(page);
3565         DECLARE_BITMAP(map, page->objects);
3566         void *p;
3567
3568         bitmap_zero(map, page->objects);
3569         for_each_free_object(p, s, page->freelist)
3570                 set_bit(slab_index(p, s, addr), map);
3571
3572         for_each_object(p, s, addr, page->objects)
3573                 if (!test_bit(slab_index(p, s, addr), map))
3574                         add_location(t, s, get_track(s, p, alloc));
3575 }
3576
3577 static int list_locations(struct kmem_cache *s, char *buf,
3578                                         enum track_item alloc)
3579 {
3580         int len = 0;
3581         unsigned long i;
3582         struct loc_track t = { 0, 0, NULL };
3583         int node;
3584
3585         if (!alloc_loc_track(&t, PAGE_SIZE / sizeof(struct location),
3586                         GFP_TEMPORARY))
3587                 return sprintf(buf, "Out of memory\n");
3588
3589         /* Push back cpu slabs */
3590         flush_all(s);
3591
3592         for_each_node_state(node, N_NORMAL_MEMORY) {
3593                 struct kmem_cache_node *n = get_node(s, node);
3594                 unsigned long flags;
3595                 struct page *page;
3596
3597                 if (!atomic_long_read(&n->nr_slabs))
3598                         continue;
3599
3600                 spin_lock_irqsave(&n->list_lock, flags);
3601                 list_for_each_entry(page, &n->partial, lru)
3602                         process_slab(&t, s, page, alloc);
3603                 list_for_each_entry(page, &n->full, lru)
3604                         process_slab(&t, s, page, alloc);
3605                 spin_unlock_irqrestore(&n->list_lock, flags);
3606         }
3607
3608         for (i = 0; i < t.count; i++) {
3609                 struct location *l = &t.loc[i];
3610
3611                 if (len > PAGE_SIZE - 100)
3612                         break;
3613                 len += sprintf(buf + len, "%7ld ", l->count);
3614
3615                 if (l->addr)
3616                         len += sprint_symbol(buf + len, (unsigned long)l->addr);
3617                 else
3618                         len += sprintf(buf + len, "<not-available>");
3619
3620                 if (l->sum_time != l->min_time) {
3621                         unsigned long remainder;</