Documentation/vm/slub.txt

   1 Short users guide for SLUB
   2 --------------------------
   3
   4 The basic philosophy of SLUB is very different from SLAB. SLAB
   5 requires rebuilding the kernel to activate debug options for all
   6 slab caches. SLUB always includes full debugging but it is off by default.
   7 SLUB can enable debugging only for selected slabs in order to avoid
   8 an impact on overall system performance which may make a bug more
   9 difficult to find.
  10
  11 In order to switch debugging on one can add a option "slub_debug"
  12 to the kernel command line. That will enable full debugging for
  13 all slabs.
  14
  15 Typically one would then use the "slabinfo" command to get statistical
  16 data and perform operation on the slabs. By default slabinfo only lists
  17 slabs that have data in them. See "slabinfo -h" for more options when
  18 running the command. slabinfo can be compiled with
  19
  20 gcc -o slabinfo Documentation/vm/slabinfo.c
  21
  22 Some of the modes of operation of slabinfo require that slub debugging
  23 be enabled on the command line. F.e. no tracking information will be
  24 available without debugging on and validation can only partially
  25 be performed if debugging was not switched on.
  26
  27 Some more sophisticated uses of slub_debug:
  28 -------------------------------------------
  29
  30 Parameters may be given to slub_debug. If none is specified then full
  31 debugging is enabled. Format:
  32
  33 slub_debug=<Debug-Options>       Enable options for all slabs
  34 slub_debug=<Debug-Options>,<slab name>
  35                                 Enable options only for select slabs
  36
  37 Possible debug options are
  38         F               Sanity checks on (enables SLAB_DEBUG_FREE. Sorry
  39                         SLAB legacy issues)
  40         Z               Red zoning
  41         P               Poisoning (object and padding)
  42         U               User tracking (free and alloc)
  43         T               Trace (please only use on single slabs)
  44         -               Switch all debugging off (useful if the kernel is
  45                         configured with CONFIG_SLUB_DEBUG_ON)
  46
  47 F.e. in order to boot just with sanity checks and red zoning one would specify:
  48
  49         slub_debug=FZ
  50
  51 Trying to find an issue in the dentry cache? Try
  52
  53         slub_debug=,dentry
  54
  55 to only enable debugging on the dentry cache.
  56
  57 Red zoning and tracking may realign the slab.  We can just apply sanity checks
  58 to the dentry cache with
  59
  60         slub_debug=F,dentry
  61
  62 In case you forgot to enable debugging on the kernel command line: It is
  63 possible to enable debugging manually when the kernel is up. Look at the
  64 contents of:
  65
  66 /sys/kernel/slab/<slab name>/
  67
  68 Look at the writable files. Writing 1 to them will enable the
  69 corresponding debug option. All options can be set on a slab that does
  70 not contain objects. If the slab already contains objects then sanity checks
  71 and tracing may only be enabled. The other options may cause the realignment
  72 of objects.
  73
  74 Careful with tracing: It may spew out lots of information and never stop if
  75 used on the wrong slab.
  76
  77 Slab merging
  78 ------------
  79
  80 If no debug options are specified then SLUB may merge similar slabs together
  81 in order to reduce overhead and increase cache hotness of objects.
  82 slabinfo -a displays which slabs were merged together.
  83
  84 Slab validation
  85 ---------------
  86
  87 SLUB can validate all object if the kernel was booted with slub_debug. In
  88 order to do so you must have the slabinfo tool. Then you can do
  89
  90 slabinfo -v
  91
  92 which will test all objects. Output will be generated to the syslog.
  93
  94 This also works in a more limited way if boot was without slab debug.
  95 In that case slabinfo -v simply tests all reachable objects. Usually
  96 these are in the cpu slabs and the partial slabs. Full slabs are not
  97 tracked by SLUB in a non debug situation.
  98
  99 Getting more performance
 100 ------------------------
 101
 102 To some degree SLUB's performance is limited by the need to take the
 103 list_lock once in a while to deal with partial slabs. That overhead is
 104 governed by the order of the allocation for each slab. The allocations
 105 can be influenced by kernel parameters:
 106
 107 slub_min_objects=x              (default 4)
 108 slub_min_order=x                (default 0)
 109 slub_max_order=x                (default 1)
 110
 111 slub_min_objects allows to specify how many objects must at least fit
 112 into one slab in order for the allocation order to be acceptable.
 113 In general slub will be able to perform this number of allocations
 114 on a slab without consulting centralized resources (list_lock) where
 115 contention may occur.
 116
 117 slub_min_order specifies a minim order of slabs. A similar effect like
 118 slub_min_objects.
 119
 120 slub_max_order specified the order at which slub_min_objects should no
 121 longer be checked. This is useful to avoid SLUB trying to generate
 122 super large order pages to fit slub_min_objects of a slab cache with
 123 large object sizes into one high order page.
 124
 125 SLUB Debug output
 126 -----------------
 127
 128 Here is a sample of slub debug output:
 129
 130 ====================================================================
 131 BUG kmalloc-8: Redzone overwritten
 132 --------------------------------------------------------------------
 133
 134 INFO: 0xc90f6d28-0xc90f6d2b. First byte 0x00 instead of 0xcc
 135 INFO: Slab 0xc528c530 flags=0x400000c3 inuse=61 fp=0xc90f6d58
 136 INFO: Object 0xc90f6d20 @offset=3360 fp=0xc90f6d58
 137 INFO: Allocated in get_modalias+0x61/0xf5 age=53 cpu=1 pid=554
 138
 139 Bytes b4 0xc90f6d10:  00 00 00 00 00 00 00 00 5a 5a 5a 5a 5a 5a 5a 5a ........ZZZZZZZZ
 140   Object 0xc90f6d20:  31 30 31 39 2e 30 30 35                         1019.005
 141  Redzone 0xc90f6d28:  00 cc cc cc                                     .
 142  Padding 0xc90f6d50:  5a 5a 5a 5a 5a 5a 5a 5a                         ZZZZZZZZ
 143
 144   [<c010523d>] dump_trace+0x63/0x1eb
 145   [<c01053df>] show_trace_log_lvl+0x1a/0x2f
 146   [<c010601d>] show_trace+0x12/0x14
 147   [<c0106035>] dump_stack+0x16/0x18
 148   [<c017e0fa>] object_err+0x143/0x14b
 149   [<c017e2cc>] check_object+0x66/0x234
 150   [<c017eb43>] __slab_free+0x239/0x384
 151   [<c017f446>] kfree+0xa6/0xc6
 152   [<c02e2335>] get_modalias+0xb9/0xf5
 153   [<c02e23b7>] dmi_dev_uevent+0x27/0x3c
 154   [<c027866a>] dev_uevent+0x1ad/0x1da
 155   [<c0205024>] kobject_uevent_env+0x20a/0x45b
 156   [<c020527f>] kobject_uevent+0xa/0xf
 157   [<c02779f1>] store_uevent+0x4f/0x58
 158   [<c027758e>] dev_attr_store+0x29/0x2f
 159   [<c01bec4f>] sysfs_write_file+0x16e/0x19c
 160   [<c0183ba7>] vfs_write+0xd1/0x15a
 161   [<c01841d7>] sys_write+0x3d/0x72
 162   [<c0104112>] sysenter_past_esp+0x5f/0x99
 163   [<b7f7b410>] 0xb7f7b410
 164   =======================
 165
 166 FIX kmalloc-8: Restoring Redzone 0xc90f6d28-0xc90f6d2b=0xcc
 167
 168 If SLUB encounters a corrupted object (full detection requires the kernel
 169 to be booted with slub_debug) then the following output will be dumped
 170 into the syslog:
 171
 172 1. Description of the problem encountered
 173
 174 This will be a message in the system log starting with
 175
 176 ===============================================
 177 BUG <slab cache affected>: <What went wrong>
 178 -----------------------------------------------
 179
 180 INFO: <corruption start>-<corruption_end> <more info>
 181 INFO: Slab <address> <slab information>
 182 INFO: Object <address> <object information>
 183 INFO: Allocated in <kernel function> age=<jiffies since alloc> cpu=<allocated by
 184         cpu> pid=<pid of the process>
 185 INFO: Freed in <kernel function> age=<jiffies since free> cpu=<freed by cpu>
 186          pid=<pid of the process>
 187
 188 (Object allocation / free information is only available if SLAB_STORE_USER is
 189 set for the slab. slub_debug sets that option)
 190
 191 2. The object contents if an object was involved.
 192
 193 Various types of lines can follow the BUG SLUB line:
 194
 195 Bytes b4 <address> : <bytes>
 196         Shows a few bytes before the object where the problem was detected.
 197         Can be useful if the corruption does not stop with the start of the
 198         object.
 199
 200 Object <address> : <bytes>
 201         The bytes of the object. If the object is inactive then the bytes
 202         typically contain poison values. Any non-poison value shows a
 203         corruption by a write after free.
 204
 205 Redzone <address> : <bytes>
 206         The Redzone following the object. The Redzone is used to detect
 207         writes after the object. All bytes should always have the same
 208         value. If there is any deviation then it is due to a write after
 209         the object boundary.
 210
 211         (Redzone information is only available if SLAB_RED_ZONE is set.
 212         slub_debug sets that option)
 213
 214 Padding <address> : <bytes>
 215         Unused data to fill up the space in order to get the next object
 216         properly aligned. In the debug case we make sure that there are
 217         at least 4 bytes of padding. This allows the detection of writes
 218         before the object.
 219
 220 3. A stackdump
 221
 222 The stackdump describes the location where the error was detected. The cause
 223 of the corruption is may be more likely found by looking at the function that
 224 allocated or freed the object.
 225
 226 4. Report on how the problem was dealt with in order to ensure the continued
 227 operation of the system.
 228
 229 These are messages in the system log beginning with
 230
 231 FIX <slab cache affected>: <corrective action taken>
 232
 233 In the above sample SLUB found that the Redzone of an active object has
 234 been overwritten. Here a string of 8 characters was written into a slab that
 235 has the length of 8 characters. However, a 8 character string needs a
 236 terminating 0. That zero has overwritten the first byte of the Redzone field.
 237 After reporting the details of the issue encountered the FIX SLUB message
 238 tell us that SLUB has restored the Redzone to its proper value and then
 239 system operations continue.
 240
 241 Emergency operations:
 242 ---------------------
 243
 244 Minimal debugging (sanity checks alone) can be enabled by booting with
 245
 246         slub_debug=F
 247
 248 This will be generally be enough to enable the resiliency features of slub
 249 which will keep the system running even if a bad kernel component will
 250 keep corrupting objects. This may be important for production systems.
 251 Performance will be impacted by the sanity checks and there will be a
 252 continual stream of error messages to the syslog but no additional memory
 253 will be used (unlike full debugging).
 254
 255 No guarantees. The kernel component still needs to be fixed. Performance
 256 may be optimized further by locating the slab that experiences corruption
 257 and enabling debugging only for that cache
 258
 259 I.e.
 260
 261         slub_debug=F,dentry
 262
 263 If the corruption occurs by writing after the end of the object then it
 264 may be advisable to enable a Redzone to avoid corrupting the beginning
 265 of other objects.
 266
 267         slub_debug=FZ,dentry
 268
 269 Christoph Lameter, May 30, 2007