These changes are the raw update to linux-4.4.6-rt14. Kernel sources
[kvmfornfv.git] / kernel / mm / slub.c
index 905e283..d304d88 100644 (file)
@@ -459,8 +459,10 @@ static void get_map(struct kmem_cache *s, struct page *page, unsigned long *map)
 /*
  * Debug settings:
  */
-#ifdef CONFIG_SLUB_DEBUG_ON
+#if defined(CONFIG_SLUB_DEBUG_ON)
 static int slub_debug = DEBUG_DEFAULT_FLAGS;
+#elif defined(CONFIG_KASAN)
+static int slub_debug = SLAB_STORE_USER;
 #else
 static int slub_debug;
 #endif
@@ -1063,11 +1065,15 @@ bad:
        return 0;
 }
 
+/* Supports checking bulk free of a constructed freelist */
 static noinline struct kmem_cache_node *free_debug_processing(
-       struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
+       struct kmem_cache *s, struct page *page,
+       void *head, void *tail, int bulk_cnt,
        unsigned long addr, unsigned long *flags)
 {
        struct kmem_cache_node *n = get_node(s, page_to_nid(page));
+       void *object = head;
+       int cnt = 0;
 
        raw_spin_lock_irqsave(&n->list_lock, *flags);
        slab_lock(page);
@@ -1075,6 +1081,9 @@ static noinline struct kmem_cache_node *free_debug_processing(
        if (!check_slab(s, page))
                goto fail;
 
+next_object:
+       cnt++;
+
        if (!check_valid_pointer(s, page, object)) {
                slab_err(s, page, "Invalid object pointer 0x%p", object);
                goto fail;
@@ -1105,8 +1114,19 @@ static noinline struct kmem_cache_node *free_debug_processing(
        if (s->flags & SLAB_STORE_USER)
                set_track(s, object, TRACK_FREE, addr);
        trace(s, page, object, 0);
+       /* Freepointer not overwritten by init_object(), SLAB_POISON moved it */
        init_object(s, object, SLUB_RED_INACTIVE);
+
+       /* Reached end of constructed freelist yet? */
+       if (object != tail) {
+               object = get_freepointer(s, object);
+               goto next_object;
+       }
 out:
+       if (cnt != bulk_cnt)
+               slab_err(s, page, "Bulk freelist count(%d) invalid(%d)\n",
+                        bulk_cnt, cnt);
+
        slab_unlock(page);
        /*
         * Keep node_lock to preserve integrity
@@ -1202,7 +1222,7 @@ unsigned long kmem_cache_flags(unsigned long object_size,
 
        return flags;
 }
-#else
+#else /* !CONFIG_SLUB_DEBUG */
 static inline void setup_object_debug(struct kmem_cache *s,
                        struct page *page, void *object) {}
 
@@ -1210,7 +1230,8 @@ static inline int alloc_debug_processing(struct kmem_cache *s,
        struct page *page, void *object, unsigned long addr) { return 0; }
 
 static inline struct kmem_cache_node *free_debug_processing(
-       struct kmem_cache *s, struct page *page, void *object,
+       struct kmem_cache *s, struct page *page,
+       void *head, void *tail, int bulk_cnt,
        unsigned long addr, unsigned long *flags) { return NULL; }
 
 static inline int slab_pad_check(struct kmem_cache *s, struct page *page)
@@ -1269,7 +1290,7 @@ static inline struct kmem_cache *slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s,
 {
        flags &= gfp_allowed_mask;
        lockdep_trace_alloc(flags);
-       might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
+       might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(flags));
 
        if (should_failslab(s->object_size, flags, s->flags))
                return NULL;
@@ -1277,14 +1298,21 @@ static inline struct kmem_cache *slab_pre_alloc_hook(struct kmem_cache *s,
        return memcg_kmem_get_cache(s, flags);
 }
 
-static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s,
-                                       gfp_t flags, void *object)
+static inline void slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s, gfp_t flags,
+                                       size_t size, void **p)
 {
+       size_t i;
+
        flags &= gfp_allowed_mask;
-       kmemcheck_slab_alloc(s, flags, object, slab_ksize(s));
-       kmemleak_alloc_recursive(object, s->object_size, 1, s->flags, flags);
+       for (i = 0; i < size; i++) {
+               void *object = p[i];
+
+               kmemcheck_slab_alloc(s, flags, object, slab_ksize(s));
+               kmemleak_alloc_recursive(object, s->object_size, 1,
+                                        s->flags, flags);
+               kasan_slab_alloc(s, object);
+       }
        memcg_kmem_put_cache(s);
-       kasan_slab_alloc(s, object);
 }
 
 static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x)
@@ -1312,6 +1340,29 @@ static inline void slab_free_hook(struct kmem_cache *s, void *x)
        kasan_slab_free(s, x);
 }
 
+static inline void slab_free_freelist_hook(struct kmem_cache *s,
+                                          void *head, void *tail)
+{
+/*
+ * Compiler cannot detect this function can be removed if slab_free_hook()
+ * evaluates to nothing.  Thus, catch all relevant config debug options here.
+ */
+#if defined(CONFIG_KMEMCHECK) ||               \
+       defined(CONFIG_LOCKDEP) ||              \
+       defined(CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK) ||       \
+       defined(CONFIG_DEBUG_OBJECTS_FREE) ||   \
+       defined(CONFIG_KASAN)
+
+       void *object = head;
+       void *tail_obj = tail ? : head;
+
+       do {
+               slab_free_hook(s, object);
+       } while ((object != tail_obj) &&
+                (object = get_freepointer(s, object)));
+#endif
+}
+
 static void setup_object(struct kmem_cache *s, struct page *page,
                                void *object)
 {
@@ -1334,16 +1385,15 @@ static inline struct page *alloc_slab_page(struct kmem_cache *s,
 
        flags |= __GFP_NOTRACK;
 
-       if (memcg_charge_slab(s, flags, order))
-               return NULL;
-
        if (node == NUMA_NO_NODE)
                page = alloc_pages(flags, order);
        else
-               page = alloc_pages_exact_node(node, flags, order);
+               page = __alloc_pages_node(node, flags, order);
 
-       if (!page)
-               memcg_uncharge_slab(s, order);
+       if (page && memcg_charge_slab(page, flags, order, s)) {
+               __free_pages(page, order);
+               page = NULL;
+       }
 
        return page;
 }
@@ -1355,13 +1405,15 @@ static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
        gfp_t alloc_gfp;
        void *start, *p;
        int idx, order;
-       bool enableirqs;
+       bool enableirqs = false;
 
        flags &= gfp_allowed_mask;
 
-       enableirqs = (flags & __GFP_WAIT) != 0;
+       if (gfpflags_allow_blocking(flags))
+               enableirqs = true;
 #ifdef CONFIG_PREEMPT_RT_FULL
-       enableirqs |= system_state == SYSTEM_RUNNING;
+       if (system_state == SYSTEM_RUNNING)
+               enableirqs = true;
 #endif
        if (enableirqs)
                local_irq_enable();
@@ -1373,6 +1425,8 @@ static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
         * so we fall-back to the minimum order allocation.
         */
        alloc_gfp = (flags | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY) & ~__GFP_NOFAIL;
+       if ((alloc_gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM) && oo_order(oo) > oo_order(s->min))
+               alloc_gfp = (alloc_gfp | __GFP_NOMEMALLOC) & ~__GFP_DIRECT_RECLAIM;
 
        page = alloc_slab_page(s, alloc_gfp, node, oo);
        if (unlikely(!page)) {
@@ -1485,8 +1539,7 @@ static void __free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
        page_mapcount_reset(page);
        if (current->reclaim_state)
                current->reclaim_state->reclaimed_slab += pages;
-       __free_pages(page, order);
-       memcg_uncharge_slab(s, order);
+       __free_kmem_pages(page, order);
 }
 
 static void free_delayed(struct list_head *h)
@@ -1526,10 +1579,7 @@ static void free_slab(struct kmem_cache *s, struct page *page)
                        VM_BUG_ON(s->reserved != sizeof(*head));
                        head = page_address(page) + offset;
                } else {
-                       /*
-                        * RCU free overloads the RCU head over the LRU
-                        */
-                       head = (void *)&page->lru;
+                       head = &page->rcu_head;
                }
 
                call_rcu(head, rcu_free_slab);
@@ -2345,25 +2395,17 @@ static inline void *get_freelist(struct kmem_cache *s, struct page *page)
  * And if we were unable to get a new slab from the partial slab lists then
  * we need to allocate a new slab. This is the slowest path since it involves
  * a call to the page allocator and the setup of a new slab.
+ *
+ * Version of __slab_alloc to use when we know that interrupts are
+ * already disabled (which is the case for bulk allocation).
  */
-static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
-                         unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
+static void *___slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
+                         unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c,
+                         struct list_head *to_free)
 {
        struct slub_free_list *f;
        void *freelist;
        struct page *page;
-       unsigned long flags;
-       LIST_HEAD(tofree);
-
-       local_irq_save(flags);
-#ifdef CONFIG_PREEMPT
-       /*
-        * We may have been preempted and rescheduled on a different
-        * cpu before disabling interrupts. Need to reload cpu area
-        * pointer.
-        */
-       c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
-#endif
 
        page = c->page;
        if (!page)
@@ -2421,13 +2463,13 @@ load_freelist:
        VM_BUG_ON(!c->page->frozen);
        c->freelist = get_freepointer(s, freelist);
        c->tid = next_tid(c->tid);
+
 out:
        f = this_cpu_ptr(&slub_free_list);
        raw_spin_lock(&f->lock);
-       list_splice_init(&f->list, &tofree);
+       list_splice_init(&f->list, to_free);
        raw_spin_unlock(&f->lock);
-       local_irq_restore(flags);
-       free_delayed(&tofree);
+
        return freelist;
 
 new_slab:
@@ -2444,7 +2486,7 @@ new_slab:
 
        if (unlikely(!freelist)) {
                slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
-               goto out;
+               return NULL;
        }
 
        page = c->page;
@@ -2462,6 +2504,33 @@ new_slab:
        goto out;
 }
 
+/*
+ * Another one that disabled interrupt and compensates for possible
+ * cpu changes by refetching the per cpu area pointer.
+ */
+static void *__slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
+                         unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
+{
+       void *p;
+       unsigned long flags;
+       LIST_HEAD(tofree);
+
+       local_irq_save(flags);
+#ifdef CONFIG_PREEMPT
+       /*
+        * We may have been preempted and rescheduled on a different
+        * cpu before disabling interrupts. Need to reload cpu area
+        * pointer.
+        */
+       c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
+#endif
+
+       p = ___slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c, &tofree);
+       local_irq_restore(flags);
+       free_delayed(&tofree);
+       return p;
+}
+
 /*
  * Inlined fastpath so that allocation functions (kmalloc, kmem_cache_alloc)
  * have the fastpath folded into their functions. So no function call
@@ -2475,7 +2544,7 @@ new_slab:
 static __always_inline void *slab_alloc_node(struct kmem_cache *s,
                gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr)
 {
-       void **object;
+       void *object;
        struct kmem_cache_cpu *c;
        struct page *page;
        unsigned long tid;
@@ -2554,7 +2623,7 @@ redo:
        if (unlikely(gfpflags & __GFP_ZERO) && object)
                memset(object, 0, s->object_size);
 
-       slab_post_alloc_hook(s, gfpflags, object);
+       slab_post_alloc_hook(s, gfpflags, 1, &object);
 
        return object;
 }
@@ -2625,10 +2694,11 @@ EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
  * handling required then we can return immediately.
  */
 static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
-                       void *x, unsigned long addr)
+                       void *head, void *tail, int cnt,
+                       unsigned long addr)
+
 {
        void *prior;
-       void **object = (void *)x;
        int was_frozen;
        struct page new;
        unsigned long counters;
@@ -2638,7 +2708,8 @@ static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
        stat(s, FREE_SLOWPATH);
 
        if (kmem_cache_debug(s) &&
-               !(n = free_debug_processing(s, page, x, addr, &flags)))
+           !(n = free_debug_processing(s, page, head, tail, cnt,
+                                       addr, &flags)))
                return;
 
        do {
@@ -2648,10 +2719,10 @@ static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
                }
                prior = page->freelist;
                counters = page->counters;
-               set_freepointer(s, object, prior);
+               set_freepointer(s, tail, prior);
                new.counters = counters;
                was_frozen = new.frozen;
-               new.inuse--;
+               new.inuse -= cnt;
                if ((!new.inuse || !prior) && !was_frozen) {
 
                        if (kmem_cache_has_cpu_partial(s) && !prior) {
@@ -2682,7 +2753,7 @@ static void __slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
 
        } while (!cmpxchg_double_slab(s, page,
                prior, counters,
-               object, new.counters,
+               head, new.counters,
                "__slab_free"));
 
        if (likely(!n)) {
@@ -2747,22 +2818,27 @@ slab_empty:
  *
  * If fastpath is not possible then fall back to __slab_free where we deal
  * with all sorts of special processing.
+ *
+ * Bulk free of a freelist with several objects (all pointing to the
+ * same page) possible by specifying head and tail ptr, plus objects
+ * count (cnt). Bulk free indicated by tail pointer being set.
  */
-static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s,
-                       struct page *page, void *x, unsigned long addr)
+static __always_inline void slab_free(struct kmem_cache *s, struct page *page,
+                                     void *head, void *tail, int cnt,
+                                     unsigned long addr)
 {
-       void **object = (void *)x;
+       void *tail_obj = tail ? : head;
        struct kmem_cache_cpu *c;
        unsigned long tid;
 
-       slab_free_hook(s, x);
+       slab_free_freelist_hook(s, head, tail);
 
 redo:
        /*
         * Determine the currently cpus per cpu slab.
         * The cpu may change afterward. However that does not matter since
         * data is retrieved via this pointer. If we are on the same cpu
-        * during the cmpxchg then the free will succedd.
+        * during the cmpxchg then the free will succeed.
         */
        do {
                tid = this_cpu_read(s->cpu_slab->tid);
@@ -2774,19 +2850,19 @@ redo:
        barrier();
 
        if (likely(page == c->page)) {
-               set_freepointer(s, object, c->freelist);
+               set_freepointer(s, tail_obj, c->freelist);
 
                if (unlikely(!this_cpu_cmpxchg_double(
                                s->cpu_slab->freelist, s->cpu_slab->tid,
                                c->freelist, tid,
-                               object, next_tid(tid)))) {
+                               head, next_tid(tid)))) {
 
                        note_cmpxchg_failure("slab_free", s, tid);
                        goto redo;
                }
                stat(s, FREE_FASTPATH);
        } else
-               __slab_free(s, page, x, addr);
+               __slab_free(s, page, head, tail_obj, cnt, addr);
 
 }
 
@@ -2795,11 +2871,168 @@ void kmem_cache_free(struct kmem_cache *s, void *x)
        s = cache_from_obj(s, x);
        if (!s)
                return;
-       slab_free(s, virt_to_head_page(x), x, _RET_IP_);
+       slab_free(s, virt_to_head_page(x), x, NULL, 1, _RET_IP_);
        trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, x);
 }
 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
 
+struct detached_freelist {
+       struct page *page;
+       void *tail;
+       void *freelist;
+       int cnt;
+};
+
+/*
+ * This function progressively scans the array with free objects (with
+ * a limited look ahead) and extract objects belonging to the same
+ * page.  It builds a detached freelist directly within the given
+ * page/objects.  This can happen without any need for
+ * synchronization, because the objects are owned by running process.
+ * The freelist is build up as a single linked list in the objects.
+ * The idea is, that this detached freelist can then be bulk
+ * transferred to the real freelist(s), but only requiring a single
+ * synchronization primitive.  Look ahead in the array is limited due
+ * to performance reasons.
+ */
+static int build_detached_freelist(struct kmem_cache *s, size_t size,
+                                  void **p, struct detached_freelist *df)
+{
+       size_t first_skipped_index = 0;
+       int lookahead = 3;
+       void *object;
+
+       /* Always re-init detached_freelist */
+       df->page = NULL;
+
+       do {
+               object = p[--size];
+       } while (!object && size);
+
+       if (!object)
+               return 0;
+
+       /* Start new detached freelist */
+       set_freepointer(s, object, NULL);
+       df->page = virt_to_head_page(object);
+       df->tail = object;
+       df->freelist = object;
+       p[size] = NULL; /* mark object processed */
+       df->cnt = 1;
+
+       while (size) {
+               object = p[--size];
+               if (!object)
+                       continue; /* Skip processed objects */
+
+               /* df->page is always set at this point */
+               if (df->page == virt_to_head_page(object)) {
+                       /* Opportunity build freelist */
+                       set_freepointer(s, object, df->freelist);
+                       df->freelist = object;
+                       df->cnt++;
+                       p[size] = NULL; /* mark object processed */
+
+                       continue;
+               }
+
+               /* Limit look ahead search */
+               if (!--lookahead)
+                       break;
+
+               if (!first_skipped_index)
+                       first_skipped_index = size + 1;
+       }
+
+       return first_skipped_index;
+}
+
+
+/* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
+void kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *orig_s, size_t size, void **p)
+{
+       if (WARN_ON(!size))
+               return;
+
+       do {
+               struct detached_freelist df;
+               struct kmem_cache *s;
+
+               /* Support for memcg */
+               s = cache_from_obj(orig_s, p[size - 1]);
+
+               size = build_detached_freelist(s, size, p, &df);
+               if (unlikely(!df.page))
+                       continue;
+
+               slab_free(s, df.page, df.freelist, df.tail, df.cnt, _RET_IP_);
+       } while (likely(size));
+}
+EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free_bulk);
+
+/* Note that interrupts must be enabled when calling this function. */
+int kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t size,
+                         void **p)
+{
+       struct kmem_cache_cpu *c;
+       LIST_HEAD(to_free);
+       int i;
+
+       /* memcg and kmem_cache debug support */
+       s = slab_pre_alloc_hook(s, flags);
+       if (unlikely(!s))
+               return false;
+       /*
+        * Drain objects in the per cpu slab, while disabling local
+        * IRQs, which protects against PREEMPT and interrupts
+        * handlers invoking normal fastpath.
+        */
+       local_irq_disable();
+       c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
+
+       for (i = 0; i < size; i++) {
+               void *object = c->freelist;
+
+               if (unlikely(!object)) {
+                       /*
+                        * Invoking slow path likely have side-effect
+                        * of re-populating per CPU c->freelist
+                        */
+                       p[i] = ___slab_alloc(s, flags, NUMA_NO_NODE,
+                                           _RET_IP_, c, &to_free);
+                       if (unlikely(!p[i]))
+                               goto error;
+
+                       c = this_cpu_ptr(s->cpu_slab);
+                       continue; /* goto for-loop */
+               }
+               c->freelist = get_freepointer(s, object);
+               p[i] = object;
+       }
+       c->tid = next_tid(c->tid);
+       local_irq_enable();
+       free_delayed(&to_free);
+
+       /* Clear memory outside IRQ disabled fastpath loop */
+       if (unlikely(flags & __GFP_ZERO)) {
+               int j;
+
+               for (j = 0; j < i; j++)
+                       memset(p[j], 0, s->object_size);
+       }
+
+       /* memcg and kmem_cache debug support */
+       slab_post_alloc_hook(s, flags, size, p);
+       return i;
+error:
+       local_irq_enable();
+       slab_post_alloc_hook(s, flags, i, p);
+       __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
+       return 0;
+}
+EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_bulk);
+
+
 /*
  * Object placement in a slab is made very easy because we always start at
  * offset 0. If we tune the size of the object to the alignment then we can
@@ -2858,20 +3091,15 @@ static inline int slab_order(int size, int min_objects,
        if (order_objects(min_order, size, reserved) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
                return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
 
-       for (order = max(min_order,
-                               fls(min_objects * size - 1) - PAGE_SHIFT);
+       for (order = max(min_order, get_order(min_objects * size + reserved));
                        order <= max_order; order++) {
 
                unsigned long slab_size = PAGE_SIZE << order;
 
-               if (slab_size < min_objects * size + reserved)
-                       continue;
-
                rem = (slab_size - reserved) % size;
 
                if (rem <= slab_size / fract_leftover)
                        break;
-
        }
 
        return order;
@@ -2889,7 +3117,7 @@ static inline int calculate_order(int size, int reserved)
         * works by first attempting to generate a layout with
         * the best configuration and backing off gradually.
         *
-        * First we reduce the acceptable waste in a slab. Then
+        * First we increase the acceptable waste in a slab. Then
         * we reduce the minimum objects required in a slab.
         */
        min_objects = slub_min_objects;
@@ -3465,7 +3693,7 @@ void kfree(const void *x)
                __free_kmem_pages(page, compound_order(page));
                return;
        }
-       slab_free(page->slab_cache, page, object, _RET_IP_);
+       slab_free(page->slab_cache, page, object, NULL, 1, _RET_IP_);
 }
 EXPORT_SYMBOL(kfree);
 
@@ -3756,6 +3984,7 @@ void __init kmem_cache_init(void)
        kmem_cache_node = bootstrap(&boot_kmem_cache_node);
 
        /* Now we can use the kmem_cache to allocate kmalloc slabs */
+       setup_kmalloc_cache_index_table();
        create_kmalloc_caches(0);
 
 #ifdef CONFIG_SMP
@@ -5236,7 +5465,7 @@ static int sysfs_slab_add(struct kmem_cache *s)
        s->kobj.kset = cache_kset(s);
        err = kobject_init_and_add(&s->kobj, &slab_ktype, NULL, "%s", name);
        if (err)
-               goto out_put_kobj;
+               goto out;
 
        err = sysfs_create_group(&s->kobj, &slab_attr_group);
        if (err)
@@ -5263,8 +5492,6 @@ out:
        return err;
 out_del_kobj:
        kobject_del(&s->kobj);
-out_put_kobj:
-       kobject_put(&s->kobj);
        goto out;
 }