mm: sync vmalloc address space page tables in alloc_vm_area()
[linux-2.6.git] / mm / slab.c
1 /*
2  * linux/mm/slab.c
3  * Written by Mark Hemment, 1996/97.
4  * (markhe@nextd.demon.co.uk)
5  *
6  * kmem_cache_destroy() + some cleanup - 1999 Andrea Arcangeli
7  *
8  * Major cleanup, different bufctl logic, per-cpu arrays
9  *      (c) 2000 Manfred Spraul
10  *
11  * Cleanup, make the head arrays unconditional, preparation for NUMA
12  *      (c) 2002 Manfred Spraul
13  *
14  * An implementation of the Slab Allocator as described in outline in;
15  *      UNIX Internals: The New Frontiers by Uresh Vahalia
16  *      Pub: Prentice Hall      ISBN 0-13-101908-2
17  * or with a little more detail in;
18  *      The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator
19  *      Jeff Bonwick (Sun Microsystems).
20  *      Presented at: USENIX Summer 1994 Technical Conference
21  *
22  * The memory is organized in caches, one cache for each object type.
23  * (e.g. inode_cache, dentry_cache, buffer_head, vm_area_struct)
24  * Each cache consists out of many slabs (they are small (usually one
25  * page long) and always contiguous), and each slab contains multiple
26  * initialized objects.
27  *
28  * This means, that your constructor is used only for newly allocated
29  * slabs and you must pass objects with the same initializations to
30  * kmem_cache_free.
31  *
32  * Each cache can only support one memory type (GFP_DMA, GFP_HIGHMEM,
33  * normal). If you need a special memory type, then must create a new
34  * cache for that memory type.
35  *
36  * In order to reduce fragmentation, the slabs are sorted in 3 groups:
37  *   full slabs with 0 free objects
38  *   partial slabs
39  *   empty slabs with no allocated objects
40  *
41  * If partial slabs exist, then new allocations come from these slabs,
42  * otherwise from empty slabs or new slabs are allocated.
43  *
44  * kmem_cache_destroy() CAN CRASH if you try to allocate from the cache
45  * during kmem_cache_destroy(). The caller must prevent concurrent allocs.
46  *
47  * Each cache has a short per-cpu head array, most allocs
48  * and frees go into that array, and if that array overflows, then 1/2
49  * of the entries in the array are given back into the global cache.
50  * The head array is strictly LIFO and should improve the cache hit rates.
51  * On SMP, it additionally reduces the spinlock operations.
52  *
53  * The c_cpuarray may not be read with enabled local interrupts -
54  * it's changed with a smp_call_function().
55  *
56  * SMP synchronization:
57  *  constructors and destructors are called without any locking.
58  *  Several members in struct kmem_cache and struct slab never change, they
59  *      are accessed without any locking.
60  *  The per-cpu arrays are never accessed from the wrong cpu, no locking,
61  *      and local interrupts are disabled so slab code is preempt-safe.
62  *  The non-constant members are protected with a per-cache irq spinlock.
63  *
64  * Many thanks to Mark Hemment, who wrote another per-cpu slab patch
65  * in 2000 - many ideas in the current implementation are derived from
66  * his patch.
67  *
68  * Further notes from the original documentation:
69  *
70  * 11 April '97.  Started multi-threading - markhe
71  *      The global cache-chain is protected by the mutex 'cache_chain_mutex'.
72  *      The sem is only needed when accessing/extending the cache-chain, which
73  *      can never happen inside an interrupt (kmem_cache_create(),
74  *      kmem_cache_shrink() and kmem_cache_reap()).
75  *
76  *      At present, each engine can be growing a cache.  This should be blocked.
77  *
78  * 15 March 2005. NUMA slab allocator.
79  *      Shai Fultheim <shai@scalex86.org>.
80  *      Shobhit Dayal <shobhit@calsoftinc.com>
81  *      Alok N Kataria <alokk@calsoftinc.com>
82  *      Christoph Lameter <christoph@lameter.com>
83  *
84  *      Modified the slab allocator to be node aware on NUMA systems.
85  *      Each node has its own list of partial, free and full slabs.
86  *      All object allocations for a node occur from node specific slab lists.
87  */
88
89 #include        <linux/slab.h>
90 #include        <linux/mm.h>
91 #include        <linux/poison.h>
92 #include        <linux/swap.h>
93 #include        <linux/cache.h>
94 #include        <linux/interrupt.h>
95 #include        <linux/init.h>
96 #include        <linux/compiler.h>
97 #include        <linux/cpuset.h>
98 #include        <linux/proc_fs.h>
99 #include        <linux/seq_file.h>
100 #include        <linux/notifier.h>
101 #include        <linux/kallsyms.h>
102 #include        <linux/cpu.h>
103 #include        <linux/sysctl.h>
104 #include        <linux/module.h>
105 #include        <linux/rcupdate.h>
106 #include        <linux/string.h>
107 #include        <linux/uaccess.h>
108 #include        <linux/nodemask.h>
109 #include        <linux/kmemleak.h>
110 #include        <linux/mempolicy.h>
111 #include        <linux/mutex.h>
112 #include        <linux/fault-inject.h>
113 #include        <linux/rtmutex.h>
114 #include        <linux/reciprocal_div.h>
115 #include        <linux/debugobjects.h>
116 #include        <linux/kmemcheck.h>
117 #include        <linux/memory.h>
118 #include        <linux/prefetch.h>
119
120 #include        <asm/cacheflush.h>
121 #include        <asm/tlbflush.h>
122 #include        <asm/page.h>
123
124 /*
125  * DEBUG        - 1 for kmem_cache_create() to honour; SLAB_RED_ZONE & SLAB_POISON.
126  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
127  *
128  * STATS        - 1 to collect stats for /proc/slabinfo.
129  *                0 for faster, smaller code (especially in the critical paths).
130  *
131  * FORCED_DEBUG - 1 enables SLAB_RED_ZONE and SLAB_POISON (if possible)
132  */
133
134 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
135 #define DEBUG           1
136 #define STATS           1
137 #define FORCED_DEBUG    1
138 #else
139 #define DEBUG           0
140 #define STATS           0
141 #define FORCED_DEBUG    0
142 #endif
143
144 /* Shouldn't this be in a header file somewhere? */
145 #define BYTES_PER_WORD          sizeof(void *)
146 #define REDZONE_ALIGN           max(BYTES_PER_WORD, __alignof__(unsigned long long))
147
148 #ifndef ARCH_KMALLOC_FLAGS
149 #define ARCH_KMALLOC_FLAGS SLAB_HWCACHE_ALIGN
150 #endif
151
152 /* Legal flag mask for kmem_cache_create(). */
153 #if DEBUG
154 # define CREATE_MASK    (SLAB_RED_ZONE | \
155                          SLAB_POISON | SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
156                          SLAB_CACHE_DMA | \
157                          SLAB_STORE_USER | \
158                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
159                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD | \
160                          SLAB_DEBUG_OBJECTS | SLAB_NOLEAKTRACE | SLAB_NOTRACK)
161 #else
162 # define CREATE_MASK    (SLAB_HWCACHE_ALIGN | \
163                          SLAB_CACHE_DMA | \
164                          SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_PANIC | \
165                          SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_MEM_SPREAD | \
166                          SLAB_DEBUG_OBJECTS | SLAB_NOLEAKTRACE | SLAB_NOTRACK)
167 #endif
168
169 /*
170  * kmem_bufctl_t:
171  *
172  * Bufctl's are used for linking objs within a slab
173  * linked offsets.
174  *
175  * This implementation relies on "struct page" for locating the cache &
176  * slab an object belongs to.
177  * This allows the bufctl structure to be small (one int), but limits
178  * the number of objects a slab (not a cache) can contain when off-slab
179  * bufctls are used. The limit is the size of the largest general cache
180  * that does not use off-slab slabs.
181  * For 32bit archs with 4 kB pages, is this 56.
182  * This is not serious, as it is only for large objects, when it is unwise
183  * to have too many per slab.
184  * Note: This limit can be raised by introducing a general cache whose size
185  * is less than 512 (PAGE_SIZE<<3), but greater than 256.
186  */
187
188 typedef unsigned int kmem_bufctl_t;
189 #define BUFCTL_END      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-0)
190 #define BUFCTL_FREE     (((kmem_bufctl_t)(~0U))-1)
191 #define BUFCTL_ACTIVE   (((kmem_bufctl_t)(~0U))-2)
192 #define SLAB_LIMIT      (((kmem_bufctl_t)(~0U))-3)
193
194 /*
195  * struct slab_rcu
196  *
197  * slab_destroy on a SLAB_DESTROY_BY_RCU cache uses this structure to
198  * arrange for kmem_freepages to be called via RCU.  This is useful if
199  * we need to approach a kernel structure obliquely, from its address
200  * obtained without the usual locking.  We can lock the structure to
201  * stabilize it and check it's still at the given address, only if we
202  * can be sure that the memory has not been meanwhile reused for some
203  * other kind of object (which our subsystem's lock might corrupt).
204  *
205  * rcu_read_lock before reading the address, then rcu_read_unlock after
206  * taking the spinlock within the structure expected at that address.
207  */
208 struct slab_rcu {
209         struct rcu_head head;
210         struct kmem_cache *cachep;
211         void *addr;
212 };
213
214 /*
215  * struct slab
216  *
217  * Manages the objs in a slab. Placed either at the beginning of mem allocated
218  * for a slab, or allocated from an general cache.
219  * Slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
220  */
221 struct slab {
222         union {
223                 struct {
224                         struct list_head list;
225                         unsigned long colouroff;
226                         void *s_mem;            /* including colour offset */
227                         unsigned int inuse;     /* num of objs active in slab */
228                         kmem_bufctl_t free;
229                         unsigned short nodeid;
230                 };
231                 struct slab_rcu __slab_cover_slab_rcu;
232         };
233 };
234
235 /*
236  * struct array_cache
237  *
238  * Purpose:
239  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
240  * - reduce the number of linked list operations
241  * - reduce spinlock operations
242  *
243  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
244  * footprint.
245  *
246  */
247 struct array_cache {
248         unsigned int avail;
249         unsigned int limit;
250         unsigned int batchcount;
251         unsigned int touched;
252         spinlock_t lock;
253         void *entry[];  /*
254                          * Must have this definition in here for the proper
255                          * alignment of array_cache. Also simplifies accessing
256                          * the entries.
257                          */
258 };
259
260 /*
261  * bootstrap: The caches do not work without cpuarrays anymore, but the
262  * cpuarrays are allocated from the generic caches...
263  */
264 #define BOOT_CPUCACHE_ENTRIES   1
265 struct arraycache_init {
266         struct array_cache cache;
267         void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];
268 };
269
270 /*
271  * The slab lists for all objects.
272  */
273 struct kmem_list3 {
274         struct list_head slabs_partial; /* partial list first, better asm code */
275         struct list_head slabs_full;
276         struct list_head slabs_free;
277         unsigned long free_objects;
278         unsigned int free_limit;
279         unsigned int colour_next;       /* Per-node cache coloring */
280         spinlock_t list_lock;
281         struct array_cache *shared;     /* shared per node */
282         struct array_cache **alien;     /* on other nodes */
283         unsigned long next_reap;        /* updated without locking */
284         int free_touched;               /* updated without locking */
285 };
286
287 /*
288  * Need this for bootstrapping a per node allocator.
289  */
290 #define NUM_INIT_LISTS (3 * MAX_NUMNODES)
291 static struct kmem_list3 __initdata initkmem_list3[NUM_INIT_LISTS];
292 #define CACHE_CACHE 0
293 #define SIZE_AC MAX_NUMNODES
294 #define SIZE_L3 (2 * MAX_NUMNODES)
295
296 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
297                         struct kmem_list3 *l3, int tofree);
298 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int len,
299                         int node);
300 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp);
301 static void cache_reap(struct work_struct *unused);
302
303 /*
304  * This function must be completely optimized away if a constant is passed to
305  * it.  Mostly the same as what is in linux/slab.h except it returns an index.
306  */
307 static __always_inline int index_of(const size_t size)
308 {
309         extern void __bad_size(void);
310
311         if (__builtin_constant_p(size)) {
312                 int i = 0;
313
314 #define CACHE(x) \
315         if (size <=x) \
316                 return i; \
317         else \
318                 i++;
319 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
320 #undef CACHE
321                 __bad_size();
322         } else
323                 __bad_size();
324         return 0;
325 }
326
327 static int slab_early_init = 1;
328
329 #define INDEX_AC index_of(sizeof(struct arraycache_init))
330 #define INDEX_L3 index_of(sizeof(struct kmem_list3))
331
332 static void kmem_list3_init(struct kmem_list3 *parent)
333 {
334         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
335         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
336         INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
337         parent->shared = NULL;
338         parent->alien = NULL;
339         parent->colour_next = 0;
340         spin_lock_init(&parent->list_lock);
341         parent->free_objects = 0;
342         parent->free_touched = 0;
343 }
344
345 #define MAKE_LIST(cachep, listp, slab, nodeid)                          \
346         do {                                                            \
347                 INIT_LIST_HEAD(listp);                                  \
348                 list_splice(&(cachep->nodelists[nodeid]->slab), listp); \
349         } while (0)
350
351 #define MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid)                             \
352         do {                                                            \
353         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_full), slabs_full, nodeid);  \
354         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_partial), slabs_partial, nodeid); \
355         MAKE_LIST((cachep), (&(ptr)->slabs_free), slabs_free, nodeid);  \
356         } while (0)
357
358 #define CFLGS_OFF_SLAB          (0x80000000UL)
359 #define OFF_SLAB(x)     ((x)->flags & CFLGS_OFF_SLAB)
360
361 #define BATCHREFILL_LIMIT       16
362 /*
363  * Optimization question: fewer reaps means less probability for unnessary
364  * cpucache drain/refill cycles.
365  *
366  * OTOH the cpuarrays can contain lots of objects,
367  * which could lock up otherwise freeable slabs.
368  */
369 #define REAPTIMEOUT_CPUC        (2*HZ)
370 #define REAPTIMEOUT_LIST3       (4*HZ)
371
372 #if STATS
373 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active++)
374 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     ((x)->num_active--)
375 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    ((x)->num_allocations++)
376 #define STATS_INC_GROWN(x)      ((x)->grown++)
377 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   ((x)->reaped += (y))
378 #define STATS_SET_HIGH(x)                                               \
379         do {                                                            \
380                 if ((x)->num_active > (x)->high_mark)                   \
381                         (x)->high_mark = (x)->num_active;               \
382         } while (0)
383 #define STATS_INC_ERR(x)        ((x)->errors++)
384 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) ((x)->node_allocs++)
385 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  ((x)->node_frees++)
386 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   ((x)->node_overflow++)
387 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i)                                        \
388         do {                                                            \
389                 if ((x)->max_freeable < i)                              \
390                         (x)->max_freeable = i;                          \
391         } while (0)
392 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   atomic_inc(&(x)->allochit)
393 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  atomic_inc(&(x)->allocmiss)
394 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    atomic_inc(&(x)->freehit)
395 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   atomic_inc(&(x)->freemiss)
396 #else
397 #define STATS_INC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
398 #define STATS_DEC_ACTIVE(x)     do { } while (0)
399 #define STATS_INC_ALLOCED(x)    do { } while (0)
400 #define STATS_INC_GROWN(x)      do { } while (0)
401 #define STATS_ADD_REAPED(x,y)   do { (void)(y); } while (0)
402 #define STATS_SET_HIGH(x)       do { } while (0)
403 #define STATS_INC_ERR(x)        do { } while (0)
404 #define STATS_INC_NODEALLOCS(x) do { } while (0)
405 #define STATS_INC_NODEFREES(x)  do { } while (0)
406 #define STATS_INC_ACOVERFLOW(x)   do { } while (0)
407 #define STATS_SET_FREEABLE(x, i) do { } while (0)
408 #define STATS_INC_ALLOCHIT(x)   do { } while (0)
409 #define STATS_INC_ALLOCMISS(x)  do { } while (0)
410 #define STATS_INC_FREEHIT(x)    do { } while (0)
411 #define STATS_INC_FREEMISS(x)   do { } while (0)
412 #endif
413
414 #if DEBUG
415
416 /*
417  * memory layout of objects:
418  * 0            : objp
419  * 0 .. cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD - 1: padding. This ensures that
420  *              the end of an object is aligned with the end of the real
421  *              allocation. Catches writes behind the end of the allocation.
422  * cachep->obj_offset - BYTES_PER_WORD .. cachep->obj_offset - 1:
423  *              redzone word.
424  * cachep->obj_offset: The real object.
425  * cachep->buffer_size - 2* BYTES_PER_WORD: redzone word [BYTES_PER_WORD long]
426  * cachep->buffer_size - 1* BYTES_PER_WORD: last caller address
427  *                                      [BYTES_PER_WORD long]
428  */
429 static int obj_offset(struct kmem_cache *cachep)
430 {
431         return cachep->obj_offset;
432 }
433
434 static int obj_size(struct kmem_cache *cachep)
435 {
436         return cachep->obj_size;
437 }
438
439 static unsigned long long *dbg_redzone1(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
440 {
441         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
442         return (unsigned long long*) (objp + obj_offset(cachep) -
443                                       sizeof(unsigned long long));
444 }
445
446 static unsigned long long *dbg_redzone2(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
447 {
448         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE));
449         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
450                 return (unsigned long long *)(objp + cachep->buffer_size -
451                                               sizeof(unsigned long long) -
452                                               REDZONE_ALIGN);
453         return (unsigned long long *) (objp + cachep->buffer_size -
454                                        sizeof(unsigned long long));
455 }
456
457 static void **dbg_userword(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
458 {
459         BUG_ON(!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER));
460         return (void **)(objp + cachep->buffer_size - BYTES_PER_WORD);
461 }
462
463 #else
464
465 #define obj_offset(x)                   0
466 #define obj_size(cachep)                (cachep->buffer_size)
467 #define dbg_redzone1(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
468 #define dbg_redzone2(cachep, objp)      ({BUG(); (unsigned long long *)NULL;})
469 #define dbg_userword(cachep, objp)      ({BUG(); (void **)NULL;})
470
471 #endif
472
473 #ifdef CONFIG_TRACING
474 size_t slab_buffer_size(struct kmem_cache *cachep)
475 {
476         return cachep->buffer_size;
477 }
478 EXPORT_SYMBOL(slab_buffer_size);
479 #endif
480
481 /*
482  * Do not go above this order unless 0 objects fit into the slab.
483  */
484 #define BREAK_GFP_ORDER_HI      1
485 #define BREAK_GFP_ORDER_LO      0
486 static int slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_LO;
487
488 /*
489  * Functions for storing/retrieving the cachep and or slab from the page
490  * allocator.  These are used to find the slab an obj belongs to.  With kfree(),
491  * these are used to find the cache which an obj belongs to.
492  */
493 static inline void page_set_cache(struct page *page, struct kmem_cache *cache)
494 {
495         page->lru.next = (struct list_head *)cache;
496 }
497
498 static inline struct kmem_cache *page_get_cache(struct page *page)
499 {
500         page = compound_head(page);
501         BUG_ON(!PageSlab(page));
502         return (struct kmem_cache *)page->lru.next;
503 }
504
505 static inline void page_set_slab(struct page *page, struct slab *slab)
506 {
507         page->lru.prev = (struct list_head *)slab;
508 }
509
510 static inline struct slab *page_get_slab(struct page *page)
511 {
512         BUG_ON(!PageSlab(page));
513         return (struct slab *)page->lru.prev;
514 }
515
516 static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
517 {
518         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
519         return page_get_cache(page);
520 }
521
522 static inline struct slab *virt_to_slab(const void *obj)
523 {
524         struct page *page = virt_to_head_page(obj);
525         return page_get_slab(page);
526 }
527
528 static inline void *index_to_obj(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
529                                  unsigned int idx)
530 {
531         return slab->s_mem + cache->buffer_size * idx;
532 }
533
534 /*
535  * We want to avoid an expensive divide : (offset / cache->buffer_size)
536  *   Using the fact that buffer_size is a constant for a particular cache,
537  *   we can replace (offset / cache->buffer_size) by
538  *   reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size)
539  */
540 static inline unsigned int obj_to_index(const struct kmem_cache *cache,
541                                         const struct slab *slab, void *obj)
542 {
543         u32 offset = (obj - slab->s_mem);
544         return reciprocal_divide(offset, cache->reciprocal_buffer_size);
545 }
546
547 /*
548  * These are the default caches for kmalloc. Custom caches can have other sizes.
549  */
550 struct cache_sizes malloc_sizes[] = {
551 #define CACHE(x) { .cs_size = (x) },
552 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
553         CACHE(ULONG_MAX)
554 #undef CACHE
555 };
556 EXPORT_SYMBOL(malloc_sizes);
557
558 /* Must match cache_sizes above. Out of line to keep cache footprint low. */
559 struct cache_names {
560         char *name;
561         char *name_dma;
562 };
563
564 static struct cache_names __initdata cache_names[] = {
565 #define CACHE(x) { .name = "size-" #x, .name_dma = "size-" #x "(DMA)" },
566 #include <linux/kmalloc_sizes.h>
567         {NULL,}
568 #undef CACHE
569 };
570
571 static struct arraycache_init initarray_cache __initdata =
572     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
573 static struct arraycache_init initarray_generic =
574     { {0, BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, 1, 0} };
575
576 /* internal cache of cache description objs */
577 static struct kmem_list3 *cache_cache_nodelists[MAX_NUMNODES];
578 static struct kmem_cache cache_cache = {
579         .nodelists = cache_cache_nodelists,
580         .batchcount = 1,
581         .limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
582         .shared = 1,
583         .buffer_size = sizeof(struct kmem_cache),
584         .name = "kmem_cache",
585 };
586
587 #define BAD_ALIEN_MAGIC 0x01020304ul
588
589 /*
590  * chicken and egg problem: delay the per-cpu array allocation
591  * until the general caches are up.
592  */
593 static enum {
594         NONE,
595         PARTIAL_AC,
596         PARTIAL_L3,
597         EARLY,
598         FULL
599 } g_cpucache_up;
600
601 /*
602  * used by boot code to determine if it can use slab based allocator
603  */
604 int slab_is_available(void)
605 {
606         return g_cpucache_up >= EARLY;
607 }
608
609 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
610
611 /*
612  * Slab sometimes uses the kmalloc slabs to store the slab headers
613  * for other slabs "off slab".
614  * The locking for this is tricky in that it nests within the locks
615  * of all other slabs in a few places; to deal with this special
616  * locking we put on-slab caches into a separate lock-class.
617  *
618  * We set lock class for alien array caches which are up during init.
619  * The lock annotation will be lost if all cpus of a node goes down and
620  * then comes back up during hotplug
621  */
622 static struct lock_class_key on_slab_l3_key;
623 static struct lock_class_key on_slab_alc_key;
624
625 static struct lock_class_key debugobj_l3_key;
626 static struct lock_class_key debugobj_alc_key;
627
628 static void slab_set_lock_classes(struct kmem_cache *cachep,
629                 struct lock_class_key *l3_key, struct lock_class_key *alc_key,
630                 int q)
631 {
632         struct array_cache **alc;
633         struct kmem_list3 *l3;
634         int r;
635
636         l3 = cachep->nodelists[q];
637         if (!l3)
638                 return;
639
640         lockdep_set_class(&l3->list_lock, l3_key);
641         alc = l3->alien;
642         /*
643          * FIXME: This check for BAD_ALIEN_MAGIC
644          * should go away when common slab code is taught to
645          * work even without alien caches.
646          * Currently, non NUMA code returns BAD_ALIEN_MAGIC
647          * for alloc_alien_cache,
648          */
649         if (!alc || (unsigned long)alc == BAD_ALIEN_MAGIC)
650                 return;
651         for_each_node(r) {
652                 if (alc[r])
653                         lockdep_set_class(&alc[r]->lock, alc_key);
654         }
655 }
656
657 static void slab_set_debugobj_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
658 {
659         slab_set_lock_classes(cachep, &debugobj_l3_key, &debugobj_alc_key, node);
660 }
661
662 static void slab_set_debugobj_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
663 {
664         int node;
665
666         for_each_online_node(node)
667                 slab_set_debugobj_lock_classes_node(cachep, node);
668 }
669
670 static void init_node_lock_keys(int q)
671 {
672         struct cache_sizes *s = malloc_sizes;
673
674         if (g_cpucache_up != FULL)
675                 return;
676
677         for (s = malloc_sizes; s->cs_size != ULONG_MAX; s++) {
678                 struct kmem_list3 *l3;
679
680                 l3 = s->cs_cachep->nodelists[q];
681                 if (!l3 || OFF_SLAB(s->cs_cachep))
682                         continue;
683
684                 slab_set_lock_classes(s->cs_cachep, &on_slab_l3_key,
685                                 &on_slab_alc_key, q);
686         }
687 }
688
689 static inline void init_lock_keys(void)
690 {
691         int node;
692
693         for_each_node(node)
694                 init_node_lock_keys(node);
695 }
696 #else
697 static void init_node_lock_keys(int q)
698 {
699 }
700
701 static inline void init_lock_keys(void)
702 {
703 }
704
705 static void slab_set_debugobj_lock_classes_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
706 {
707 }
708
709 static void slab_set_debugobj_lock_classes(struct kmem_cache *cachep)
710 {
711 }
712 #endif
713
714 /*
715  * Guard access to the cache-chain.
716  */
717 static DEFINE_MUTEX(cache_chain_mutex);
718 static struct list_head cache_chain;
719
720 static DEFINE_PER_CPU(struct delayed_work, slab_reap_work);
721
722 static inline struct array_cache *cpu_cache_get(struct kmem_cache *cachep)
723 {
724         return cachep->array[smp_processor_id()];
725 }
726
727 static inline struct kmem_cache *__find_general_cachep(size_t size,
728                                                         gfp_t gfpflags)
729 {
730         struct cache_sizes *csizep = malloc_sizes;
731
732 #if DEBUG
733         /* This happens if someone tries to call
734          * kmem_cache_create(), or __kmalloc(), before
735          * the generic caches are initialized.
736          */
737         BUG_ON(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep == NULL);
738 #endif
739         if (!size)
740                 return ZERO_SIZE_PTR;
741
742         while (size > csizep->cs_size)
743                 csizep++;
744
745         /*
746          * Really subtle: The last entry with cs->cs_size==ULONG_MAX
747          * has cs_{dma,}cachep==NULL. Thus no special case
748          * for large kmalloc calls required.
749          */
750 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
751         if (unlikely(gfpflags & GFP_DMA))
752                 return csizep->cs_dmacachep;
753 #endif
754         return csizep->cs_cachep;
755 }
756
757 static struct kmem_cache *kmem_find_general_cachep(size_t size, gfp_t gfpflags)
758 {
759         return __find_general_cachep(size, gfpflags);
760 }
761
762 static size_t slab_mgmt_size(size_t nr_objs, size_t align)
763 {
764         return ALIGN(sizeof(struct slab)+nr_objs*sizeof(kmem_bufctl_t), align);
765 }
766
767 /*
768  * Calculate the number of objects and left-over bytes for a given buffer size.
769  */
770 static void cache_estimate(unsigned long gfporder, size_t buffer_size,
771                            size_t align, int flags, size_t *left_over,
772                            unsigned int *num)
773 {
774         int nr_objs;
775         size_t mgmt_size;
776         size_t slab_size = PAGE_SIZE << gfporder;
777
778         /*
779          * The slab management structure can be either off the slab or
780          * on it. For the latter case, the memory allocated for a
781          * slab is used for:
782          *
783          * - The struct slab
784          * - One kmem_bufctl_t for each object
785          * - Padding to respect alignment of @align
786          * - @buffer_size bytes for each object
787          *
788          * If the slab management structure is off the slab, then the
789          * alignment will already be calculated into the size. Because
790          * the slabs are all pages aligned, the objects will be at the
791          * correct alignment when allocated.
792          */
793         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
794                 mgmt_size = 0;
795                 nr_objs = slab_size / buffer_size;
796
797                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
798                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
799         } else {
800                 /*
801                  * Ignore padding for the initial guess. The padding
802                  * is at most @align-1 bytes, and @buffer_size is at
803                  * least @align. In the worst case, this result will
804                  * be one greater than the number of objects that fit
805                  * into the memory allocation when taking the padding
806                  * into account.
807                  */
808                 nr_objs = (slab_size - sizeof(struct slab)) /
809                           (buffer_size + sizeof(kmem_bufctl_t));
810
811                 /*
812                  * This calculated number will be either the right
813                  * amount, or one greater than what we want.
814                  */
815                 if (slab_mgmt_size(nr_objs, align) + nr_objs*buffer_size
816                        > slab_size)
817                         nr_objs--;
818
819                 if (nr_objs > SLAB_LIMIT)
820                         nr_objs = SLAB_LIMIT;
821
822                 mgmt_size = slab_mgmt_size(nr_objs, align);
823         }
824         *num = nr_objs;
825         *left_over = slab_size - nr_objs*buffer_size - mgmt_size;
826 }
827
828 #define slab_error(cachep, msg) __slab_error(__func__, cachep, msg)
829
830 static void __slab_error(const char *function, struct kmem_cache *cachep,
831                         char *msg)
832 {
833         printk(KERN_ERR "slab error in %s(): cache `%s': %s\n",
834                function, cachep->name, msg);
835         dump_stack();
836 }
837
838 /*
839  * By default on NUMA we use alien caches to stage the freeing of
840  * objects allocated from other nodes. This causes massive memory
841  * inefficiencies when using fake NUMA setup to split memory into a
842  * large number of small nodes, so it can be disabled on the command
843  * line
844   */
845
846 static int use_alien_caches __read_mostly = 1;
847 static int __init noaliencache_setup(char *s)
848 {
849         use_alien_caches = 0;
850         return 1;
851 }
852 __setup("noaliencache", noaliencache_setup);
853
854 #ifdef CONFIG_NUMA
855 /*
856  * Special reaping functions for NUMA systems called from cache_reap().
857  * These take care of doing round robin flushing of alien caches (containing
858  * objects freed on different nodes from which they were allocated) and the
859  * flushing of remote pcps by calling drain_node_pages.
860  */
861 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, slab_reap_node);
862
863 static void init_reap_node(int cpu)
864 {
865         int node;
866
867         node = next_node(cpu_to_mem(cpu), node_online_map);
868         if (node == MAX_NUMNODES)
869                 node = first_node(node_online_map);
870
871         per_cpu(slab_reap_node, cpu) = node;
872 }
873
874 static void next_reap_node(void)
875 {
876         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
877
878         node = next_node(node, node_online_map);
879         if (unlikely(node >= MAX_NUMNODES))
880                 node = first_node(node_online_map);
881         __this_cpu_write(slab_reap_node, node);
882 }
883
884 #else
885 #define init_reap_node(cpu) do { } while (0)
886 #define next_reap_node(void) do { } while (0)
887 #endif
888
889 /*
890  * Initiate the reap timer running on the target CPU.  We run at around 1 to 2Hz
891  * via the workqueue/eventd.
892  * Add the CPU number into the expiration time to minimize the possibility of
893  * the CPUs getting into lockstep and contending for the global cache chain
894  * lock.
895  */
896 static void __cpuinit start_cpu_timer(int cpu)
897 {
898         struct delayed_work *reap_work = &per_cpu(slab_reap_work, cpu);
899
900         /*
901          * When this gets called from do_initcalls via cpucache_init(),
902          * init_workqueues() has already run, so keventd will be setup
903          * at that time.
904          */
905         if (keventd_up() && reap_work->work.func == NULL) {
906                 init_reap_node(cpu);
907                 INIT_DELAYED_WORK_DEFERRABLE(reap_work, cache_reap);
908                 schedule_delayed_work_on(cpu, reap_work,
909                                         __round_jiffies_relative(HZ, cpu));
910         }
911 }
912
913 static struct array_cache *alloc_arraycache(int node, int entries,
914                                             int batchcount, gfp_t gfp)
915 {
916         int memsize = sizeof(void *) * entries + sizeof(struct array_cache);
917         struct array_cache *nc = NULL;
918
919         nc = kmalloc_node(memsize, gfp, node);
920         /*
921          * The array_cache structures contain pointers to free object.
922          * However, when such objects are allocated or transferred to another
923          * cache the pointers are not cleared and they could be counted as
924          * valid references during a kmemleak scan. Therefore, kmemleak must
925          * not scan such objects.
926          */
927         kmemleak_no_scan(nc);
928         if (nc) {
929                 nc->avail = 0;
930                 nc->limit = entries;
931                 nc->batchcount = batchcount;
932                 nc->touched = 0;
933                 spin_lock_init(&nc->lock);
934         }
935         return nc;
936 }
937
938 /*
939  * Transfer objects in one arraycache to another.
940  * Locking must be handled by the caller.
941  *
942  * Return the number of entries transferred.
943  */
944 static int transfer_objects(struct array_cache *to,
945                 struct array_cache *from, unsigned int max)
946 {
947         /* Figure out how many entries to transfer */
948         int nr = min3(from->avail, max, to->limit - to->avail);
949
950         if (!nr)
951                 return 0;
952
953         memcpy(to->entry + to->avail, from->entry + from->avail -nr,
954                         sizeof(void *) *nr);
955
956         from->avail -= nr;
957         to->avail += nr;
958         return nr;
959 }
960
961 #ifndef CONFIG_NUMA
962
963 #define drain_alien_cache(cachep, alien) do { } while (0)
964 #define reap_alien(cachep, l3) do { } while (0)
965
966 static inline struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
967 {
968         return (struct array_cache **)BAD_ALIEN_MAGIC;
969 }
970
971 static inline void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
972 {
973 }
974
975 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
976 {
977         return 0;
978 }
979
980 static inline void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep,
981                 gfp_t flags)
982 {
983         return NULL;
984 }
985
986 static inline void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep,
987                  gfp_t flags, int nodeid)
988 {
989         return NULL;
990 }
991
992 #else   /* CONFIG_NUMA */
993
994 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *, gfp_t, int);
995 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *, gfp_t);
996
997 static struct array_cache **alloc_alien_cache(int node, int limit, gfp_t gfp)
998 {
999         struct array_cache **ac_ptr;
1000         int memsize = sizeof(void *) * nr_node_ids;
1001         int i;
1002
1003         if (limit > 1)
1004                 limit = 12;
1005         ac_ptr = kzalloc_node(memsize, gfp, node);
1006         if (ac_ptr) {
1007                 for_each_node(i) {
1008                         if (i == node || !node_online(i))
1009                                 continue;
1010                         ac_ptr[i] = alloc_arraycache(node, limit, 0xbaadf00d, gfp);
1011                         if (!ac_ptr[i]) {
1012                                 for (i--; i >= 0; i--)
1013                                         kfree(ac_ptr[i]);
1014                                 kfree(ac_ptr);
1015                                 return NULL;
1016                         }
1017                 }
1018         }
1019         return ac_ptr;
1020 }
1021
1022 static void free_alien_cache(struct array_cache **ac_ptr)
1023 {
1024         int i;
1025
1026         if (!ac_ptr)
1027                 return;
1028         for_each_node(i)
1029             kfree(ac_ptr[i]);
1030         kfree(ac_ptr);
1031 }
1032
1033 static void __drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1034                                 struct array_cache *ac, int node)
1035 {
1036         struct kmem_list3 *rl3 = cachep->nodelists[node];
1037
1038         if (ac->avail) {
1039                 spin_lock(&rl3->list_lock);
1040                 /*
1041                  * Stuff objects into the remote nodes shared array first.
1042                  * That way we could avoid the overhead of putting the objects
1043                  * into the free lists and getting them back later.
1044                  */
1045                 if (rl3->shared)
1046                         transfer_objects(rl3->shared, ac, ac->limit);
1047
1048                 free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
1049                 ac->avail = 0;
1050                 spin_unlock(&rl3->list_lock);
1051         }
1052 }
1053
1054 /*
1055  * Called from cache_reap() to regularly drain alien caches round robin.
1056  */
1057 static void reap_alien(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3)
1058 {
1059         int node = __this_cpu_read(slab_reap_node);
1060
1061         if (l3->alien) {
1062                 struct array_cache *ac = l3->alien[node];
1063
1064                 if (ac && ac->avail && spin_trylock_irq(&ac->lock)) {
1065                         __drain_alien_cache(cachep, ac, node);
1066                         spin_unlock_irq(&ac->lock);
1067                 }
1068         }
1069 }
1070
1071 static void drain_alien_cache(struct kmem_cache *cachep,
1072                                 struct array_cache **alien)
1073 {
1074         int i = 0;
1075         struct array_cache *ac;
1076         unsigned long flags;
1077
1078         for_each_online_node(i) {
1079                 ac = alien[i];
1080                 if (ac) {
1081                         spin_lock_irqsave(&ac->lock, flags);
1082                         __drain_alien_cache(cachep, ac, i);
1083                         spin_unlock_irqrestore(&ac->lock, flags);
1084                 }
1085         }
1086 }
1087
1088 static inline int cache_free_alien(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1089 {
1090         struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1091         int nodeid = slabp->nodeid;
1092         struct kmem_list3 *l3;
1093         struct array_cache *alien = NULL;
1094         int node;
1095
1096         node = numa_mem_id();
1097
1098         /*
1099          * Make sure we are not freeing a object from another node to the array
1100          * cache on this cpu.
1101          */
1102         if (likely(slabp->nodeid == node))
1103                 return 0;
1104
1105         l3 = cachep->nodelists[node];
1106         STATS_INC_NODEFREES(cachep);
1107         if (l3->alien && l3->alien[nodeid]) {
1108                 alien = l3->alien[nodeid];
1109                 spin_lock(&alien->lock);
1110                 if (unlikely(alien->avail == alien->limit)) {
1111                         STATS_INC_ACOVERFLOW(cachep);
1112                         __drain_alien_cache(cachep, alien, nodeid);
1113                 }
1114                 alien->entry[alien->avail++] = objp;
1115                 spin_unlock(&alien->lock);
1116         } else {
1117                 spin_lock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1118                 free_block(cachep, &objp, 1, nodeid);
1119                 spin_unlock(&(cachep->nodelists[nodeid])->list_lock);
1120         }
1121         return 1;
1122 }
1123 #endif
1124
1125 /*
1126  * Allocates and initializes nodelists for a node on each slab cache, used for
1127  * either memory or cpu hotplug.  If memory is being hot-added, the kmem_list3
1128  * will be allocated off-node since memory is not yet online for the new node.
1129  * When hotplugging memory or a cpu, existing nodelists are not replaced if
1130  * already in use.
1131  *
1132  * Must hold cache_chain_mutex.
1133  */
1134 static int init_cache_nodelists_node(int node)
1135 {
1136         struct kmem_cache *cachep;
1137         struct kmem_list3 *l3;
1138         const int memsize = sizeof(struct kmem_list3);
1139
1140         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1141                 /*
1142                  * Set up the size64 kmemlist for cpu before we can
1143                  * begin anything. Make sure some other cpu on this
1144                  * node has not already allocated this
1145                  */
1146                 if (!cachep->nodelists[node]) {
1147                         l3 = kmalloc_node(memsize, GFP_KERNEL, node);
1148                         if (!l3)
1149                                 return -ENOMEM;
1150                         kmem_list3_init(l3);
1151                         l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
1152                             ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1153
1154                         /*
1155                          * The l3s don't come and go as CPUs come and
1156                          * go.  cache_chain_mutex is sufficient
1157                          * protection here.
1158                          */
1159                         cachep->nodelists[node] = l3;
1160                 }
1161
1162                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1163                 cachep->nodelists[node]->free_limit =
1164                         (1 + nr_cpus_node(node)) *
1165                         cachep->batchcount + cachep->num;
1166                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
1167         }
1168         return 0;
1169 }
1170
1171 static void __cpuinit cpuup_canceled(long cpu)
1172 {
1173         struct kmem_cache *cachep;
1174         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1175         int node = cpu_to_mem(cpu);
1176         const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
1177
1178         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1179                 struct array_cache *nc;
1180                 struct array_cache *shared;
1181                 struct array_cache **alien;
1182
1183                 /* cpu is dead; no one can alloc from it. */
1184                 nc = cachep->array[cpu];
1185                 cachep->array[cpu] = NULL;
1186                 l3 = cachep->nodelists[node];
1187
1188                 if (!l3)
1189                         goto free_array_cache;
1190
1191                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1192
1193                 /* Free limit for this kmem_list3 */
1194                 l3->free_limit -= cachep->batchcount;
1195                 if (nc)
1196                         free_block(cachep, nc->entry, nc->avail, node);
1197
1198                 if (!cpumask_empty(mask)) {
1199                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1200                         goto free_array_cache;
1201                 }
1202
1203                 shared = l3->shared;
1204                 if (shared) {
1205                         free_block(cachep, shared->entry,
1206                                    shared->avail, node);
1207                         l3->shared = NULL;
1208                 }
1209
1210                 alien = l3->alien;
1211                 l3->alien = NULL;
1212
1213                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1214
1215                 kfree(shared);
1216                 if (alien) {
1217                         drain_alien_cache(cachep, alien);
1218                         free_alien_cache(alien);
1219                 }
1220 free_array_cache:
1221                 kfree(nc);
1222         }
1223         /*
1224          * In the previous loop, all the objects were freed to
1225          * the respective cache's slabs,  now we can go ahead and
1226          * shrink each nodelist to its limit.
1227          */
1228         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1229                 l3 = cachep->nodelists[node];
1230                 if (!l3)
1231                         continue;
1232                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1233         }
1234 }
1235
1236 static int __cpuinit cpuup_prepare(long cpu)
1237 {
1238         struct kmem_cache *cachep;
1239         struct kmem_list3 *l3 = NULL;
1240         int node = cpu_to_mem(cpu);
1241         int err;
1242
1243         /*
1244          * We need to do this right in the beginning since
1245          * alloc_arraycache's are going to use this list.
1246          * kmalloc_node allows us to add the slab to the right
1247          * kmem_list3 and not this cpu's kmem_list3
1248          */
1249         err = init_cache_nodelists_node(node);
1250         if (err < 0)
1251                 goto bad;
1252
1253         /*
1254          * Now we can go ahead with allocating the shared arrays and
1255          * array caches
1256          */
1257         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1258                 struct array_cache *nc;
1259                 struct array_cache *shared = NULL;
1260                 struct array_cache **alien = NULL;
1261
1262                 nc = alloc_arraycache(node, cachep->limit,
1263                                         cachep->batchcount, GFP_KERNEL);
1264                 if (!nc)
1265                         goto bad;
1266                 if (cachep->shared) {
1267                         shared = alloc_arraycache(node,
1268                                 cachep->shared * cachep->batchcount,
1269                                 0xbaadf00d, GFP_KERNEL);
1270                         if (!shared) {
1271                                 kfree(nc);
1272                                 goto bad;
1273                         }
1274                 }
1275                 if (use_alien_caches) {
1276                         alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, GFP_KERNEL);
1277                         if (!alien) {
1278                                 kfree(shared);
1279                                 kfree(nc);
1280                                 goto bad;
1281                         }
1282                 }
1283                 cachep->array[cpu] = nc;
1284                 l3 = cachep->nodelists[node];
1285                 BUG_ON(!l3);
1286
1287                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
1288                 if (!l3->shared) {
1289                         /*
1290                          * We are serialised from CPU_DEAD or
1291                          * CPU_UP_CANCELLED by the cpucontrol lock
1292                          */
1293                         l3->shared = shared;
1294                         shared = NULL;
1295                 }
1296 #ifdef CONFIG_NUMA
1297                 if (!l3->alien) {
1298                         l3->alien = alien;
1299                         alien = NULL;
1300                 }
1301 #endif
1302                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
1303                 kfree(shared);
1304                 free_alien_cache(alien);
1305                 if (cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS)
1306                         slab_set_debugobj_lock_classes_node(cachep, node);
1307         }
1308         init_node_lock_keys(node);
1309
1310         return 0;
1311 bad:
1312         cpuup_canceled(cpu);
1313         return -ENOMEM;
1314 }
1315
1316 static int __cpuinit cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1317                                     unsigned long action, void *hcpu)
1318 {
1319         long cpu = (long)hcpu;
1320         int err = 0;
1321
1322         switch (action) {
1323         case CPU_UP_PREPARE:
1324         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1325                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1326                 err = cpuup_prepare(cpu);
1327                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1328                 break;
1329         case CPU_ONLINE:
1330         case CPU_ONLINE_FROZEN:
1331                 start_cpu_timer(cpu);
1332                 break;
1333 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1334         case CPU_DOWN_PREPARE:
1335         case CPU_DOWN_PREPARE_FROZEN:
1336                 /*
1337                  * Shutdown cache reaper. Note that the cache_chain_mutex is
1338                  * held so that if cache_reap() is invoked it cannot do
1339                  * anything expensive but will only modify reap_work
1340                  * and reschedule the timer.
1341                 */
1342                 cancel_delayed_work_sync(&per_cpu(slab_reap_work, cpu));
1343                 /* Now the cache_reaper is guaranteed to be not running. */
1344                 per_cpu(slab_reap_work, cpu).work.func = NULL;
1345                 break;
1346         case CPU_DOWN_FAILED:
1347         case CPU_DOWN_FAILED_FROZEN:
1348                 start_cpu_timer(cpu);
1349                 break;
1350         case CPU_DEAD:
1351         case CPU_DEAD_FROZEN:
1352                 /*
1353                  * Even if all the cpus of a node are down, we don't free the
1354                  * kmem_list3 of any cache. This to avoid a race between
1355                  * cpu_down, and a kmalloc allocation from another cpu for
1356                  * memory from the node of the cpu going down.  The list3
1357                  * structure is usually allocated from kmem_cache_create() and
1358                  * gets destroyed at kmem_cache_destroy().
1359                  */
1360                 /* fall through */
1361 #endif
1362         case CPU_UP_CANCELED:
1363         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1364                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1365                 cpuup_canceled(cpu);
1366                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1367                 break;
1368         }
1369         return notifier_from_errno(err);
1370 }
1371
1372 static struct notifier_block __cpuinitdata cpucache_notifier = {
1373         &cpuup_callback, NULL, 0
1374 };
1375
1376 #if defined(CONFIG_NUMA) && defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1377 /*
1378  * Drains freelist for a node on each slab cache, used for memory hot-remove.
1379  * Returns -EBUSY if all objects cannot be drained so that the node is not
1380  * removed.
1381  *
1382  * Must hold cache_chain_mutex.
1383  */
1384 static int __meminit drain_cache_nodelists_node(int node)
1385 {
1386         struct kmem_cache *cachep;
1387         int ret = 0;
1388
1389         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
1390                 struct kmem_list3 *l3;
1391
1392                 l3 = cachep->nodelists[node];
1393                 if (!l3)
1394                         continue;
1395
1396                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
1397
1398                 if (!list_empty(&l3->slabs_full) ||
1399                     !list_empty(&l3->slabs_partial)) {
1400                         ret = -EBUSY;
1401                         break;
1402                 }
1403         }
1404         return ret;
1405 }
1406
1407 static int __meminit slab_memory_callback(struct notifier_block *self,
1408                                         unsigned long action, void *arg)
1409 {
1410         struct memory_notify *mnb = arg;
1411         int ret = 0;
1412         int nid;
1413
1414         nid = mnb->status_change_nid;
1415         if (nid < 0)
1416                 goto out;
1417
1418         switch (action) {
1419         case MEM_GOING_ONLINE:
1420                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1421                 ret = init_cache_nodelists_node(nid);
1422                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1423                 break;
1424         case MEM_GOING_OFFLINE:
1425                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1426                 ret = drain_cache_nodelists_node(nid);
1427                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1428                 break;
1429         case MEM_ONLINE:
1430         case MEM_OFFLINE:
1431         case MEM_CANCEL_ONLINE:
1432         case MEM_CANCEL_OFFLINE:
1433                 break;
1434         }
1435 out:
1436         return notifier_from_errno(ret);
1437 }
1438 #endif /* CONFIG_NUMA && CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1439
1440 /*
1441  * swap the static kmem_list3 with kmalloced memory
1442  */
1443 static void __init init_list(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *list,
1444                                 int nodeid)
1445 {
1446         struct kmem_list3 *ptr;
1447
1448         ptr = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), GFP_NOWAIT, nodeid);
1449         BUG_ON(!ptr);
1450
1451         memcpy(ptr, list, sizeof(struct kmem_list3));
1452         /*
1453          * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1454          */
1455         spin_lock_init(&ptr->list_lock);
1456
1457         MAKE_ALL_LISTS(cachep, ptr, nodeid);
1458         cachep->nodelists[nodeid] = ptr;
1459 }
1460
1461 /*
1462  * For setting up all the kmem_list3s for cache whose buffer_size is same as
1463  * size of kmem_list3.
1464  */
1465 static void __init set_up_list3s(struct kmem_cache *cachep, int index)
1466 {
1467         int node;
1468
1469         for_each_online_node(node) {
1470                 cachep->nodelists[node] = &initkmem_list3[index + node];
1471                 cachep->nodelists[node]->next_reap = jiffies +
1472                     REAPTIMEOUT_LIST3 +
1473                     ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
1474         }
1475 }
1476
1477 /*
1478  * Initialisation.  Called after the page allocator have been initialised and
1479  * before smp_init().
1480  */
1481 void __init kmem_cache_init(void)
1482 {
1483         size_t left_over;
1484         struct cache_sizes *sizes;
1485         struct cache_names *names;
1486         int i;
1487         int order;
1488         int node;
1489
1490         if (num_possible_nodes() == 1)
1491                 use_alien_caches = 0;
1492
1493         for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++) {
1494                 kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
1495                 if (i < MAX_NUMNODES)
1496                         cache_cache.nodelists[i] = NULL;
1497         }
1498         set_up_list3s(&cache_cache, CACHE_CACHE);
1499
1500         /*
1501          * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
1502          * page orders on machines with more than 32MB of memory.
1503          */
1504         if (totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
1505                 slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_HI;
1506
1507         /* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
1508          * from caches that do not exist yet:
1509          * 1) initialize the cache_cache cache: it contains the struct
1510          *    kmem_cache structures of all caches, except cache_cache itself:
1511          *    cache_cache is statically allocated.
1512          *    Initially an __init data area is used for the head array and the
1513          *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
1514          *    array at the end of the bootstrap.
1515          * 2) Create the first kmalloc cache.
1516          *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
1517          *    An __init data area is used for the head array.
1518          * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
1519          *    head arrays.
1520          * 4) Replace the __init data head arrays for cache_cache and the first
1521          *    kmalloc cache with kmalloc allocated arrays.
1522          * 5) Replace the __init data for kmem_list3 for cache_cache and
1523          *    the other cache's with kmalloc allocated memory.
1524          * 6) Resize the head arrays of the kmalloc caches to their final sizes.
1525          */
1526
1527         node = numa_mem_id();
1528
1529         /* 1) create the cache_cache */
1530         INIT_LIST_HEAD(&cache_chain);
1531         list_add(&cache_cache.next, &cache_chain);
1532         cache_cache.colour_off = cache_line_size();
1533         cache_cache.array[smp_processor_id()] = &initarray_cache.cache;
1534         cache_cache.nodelists[node] = &initkmem_list3[CACHE_CACHE + node];
1535
1536         /*
1537          * struct kmem_cache size depends on nr_node_ids & nr_cpu_ids
1538          */
1539         cache_cache.buffer_size = offsetof(struct kmem_cache, array[nr_cpu_ids]) +
1540                                   nr_node_ids * sizeof(struct kmem_list3 *);
1541 #if DEBUG
1542         cache_cache.obj_size = cache_cache.buffer_size;
1543 #endif
1544         cache_cache.buffer_size = ALIGN(cache_cache.buffer_size,
1545                                         cache_line_size());
1546         cache_cache.reciprocal_buffer_size =
1547                 reciprocal_value(cache_cache.buffer_size);
1548
1549         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1550                 cache_estimate(order, cache_cache.buffer_size,
1551                         cache_line_size(), 0, &left_over, &cache_cache.num);
1552                 if (cache_cache.num)
1553                         break;
1554         }
1555         BUG_ON(!cache_cache.num);
1556         cache_cache.gfporder = order;
1557         cache_cache.colour = left_over / cache_cache.colour_off;
1558         cache_cache.slab_size = ALIGN(cache_cache.num * sizeof(kmem_bufctl_t) +
1559                                       sizeof(struct slab), cache_line_size());
1560
1561         /* 2+3) create the kmalloc caches */
1562         sizes = malloc_sizes;
1563         names = cache_names;
1564
1565         /*
1566          * Initialize the caches that provide memory for the array cache and the
1567          * kmem_list3 structures first.  Without this, further allocations will
1568          * bug.
1569          */
1570
1571         sizes[INDEX_AC].cs_cachep = kmem_cache_create(names[INDEX_AC].name,
1572                                         sizes[INDEX_AC].cs_size,
1573                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1574                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1575                                         NULL);
1576
1577         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1578                 sizes[INDEX_L3].cs_cachep =
1579                         kmem_cache_create(names[INDEX_L3].name,
1580                                 sizes[INDEX_L3].cs_size,
1581                                 ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1582                                 ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1583                                 NULL);
1584         }
1585
1586         slab_early_init = 0;
1587
1588         while (sizes->cs_size != ULONG_MAX) {
1589                 /*
1590                  * For performance, all the general caches are L1 aligned.
1591                  * This should be particularly beneficial on SMP boxes, as it
1592                  * eliminates "false sharing".
1593                  * Note for systems short on memory removing the alignment will
1594                  * allow tighter packing of the smaller caches.
1595                  */
1596                 if (!sizes->cs_cachep) {
1597                         sizes->cs_cachep = kmem_cache_create(names->name,
1598                                         sizes->cs_size,
1599                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1600                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_PANIC,
1601                                         NULL);
1602                 }
1603 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1604                 sizes->cs_dmacachep = kmem_cache_create(
1605                                         names->name_dma,
1606                                         sizes->cs_size,
1607                                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
1608                                         ARCH_KMALLOC_FLAGS|SLAB_CACHE_DMA|
1609                                                 SLAB_PANIC,
1610                                         NULL);
1611 #endif
1612                 sizes++;
1613                 names++;
1614         }
1615         /* 4) Replace the bootstrap head arrays */
1616         {
1617                 struct array_cache *ptr;
1618
1619                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1620
1621                 BUG_ON(cpu_cache_get(&cache_cache) != &initarray_cache.cache);
1622                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(&cache_cache),
1623                        sizeof(struct arraycache_init));
1624                 /*
1625                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1626                  */
1627                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1628
1629                 cache_cache.array[smp_processor_id()] = ptr;
1630
1631                 ptr = kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), GFP_NOWAIT);
1632
1633                 BUG_ON(cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep)
1634                        != &initarray_generic.cache);
1635                 memcpy(ptr, cpu_cache_get(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep),
1636                        sizeof(struct arraycache_init));
1637                 /*
1638                  * Do not assume that spinlocks can be initialized via memcpy:
1639                  */
1640                 spin_lock_init(&ptr->lock);
1641
1642                 malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep->array[smp_processor_id()] =
1643                     ptr;
1644         }
1645         /* 5) Replace the bootstrap kmem_list3's */
1646         {
1647                 int nid;
1648
1649                 for_each_online_node(nid) {
1650                         init_list(&cache_cache, &initkmem_list3[CACHE_CACHE + nid], nid);
1651
1652                         init_list(malloc_sizes[INDEX_AC].cs_cachep,
1653                                   &initkmem_list3[SIZE_AC + nid], nid);
1654
1655                         if (INDEX_AC != INDEX_L3) {
1656                                 init_list(malloc_sizes[INDEX_L3].cs_cachep,
1657                                           &initkmem_list3[SIZE_L3 + nid], nid);
1658                         }
1659                 }
1660         }
1661
1662         g_cpucache_up = EARLY;
1663 }
1664
1665 void __init kmem_cache_init_late(void)
1666 {
1667         struct kmem_cache *cachep;
1668
1669         /* Annotate slab for lockdep -- annotate the malloc caches */
1670         init_lock_keys();
1671
1672         /* 6) resize the head arrays to their final sizes */
1673         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
1674         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next)
1675                 if (enable_cpucache(cachep, GFP_NOWAIT))
1676                         BUG();
1677         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
1678
1679         /* Done! */
1680         g_cpucache_up = FULL;
1681
1682         /*
1683          * Register a cpu startup notifier callback that initializes
1684          * cpu_cache_get for all new cpus
1685          */
1686         register_cpu_notifier(&cpucache_notifier);
1687
1688 #ifdef CONFIG_NUMA
1689         /*
1690          * Register a memory hotplug callback that initializes and frees
1691          * nodelists.
1692          */
1693         hotplug_memory_notifier(slab_memory_callback, SLAB_CALLBACK_PRI);
1694 #endif
1695
1696         /*
1697          * The reap timers are started later, with a module init call: That part
1698          * of the kernel is not yet operational.
1699          */
1700 }
1701
1702 static int __init cpucache_init(void)
1703 {
1704         int cpu;
1705
1706         /*
1707          * Register the timers that return unneeded pages to the page allocator
1708          */
1709         for_each_online_cpu(cpu)
1710                 start_cpu_timer(cpu);
1711         return 0;
1712 }
1713 __initcall(cpucache_init);
1714
1715 /*
1716  * Interface to system's page allocator. No need to hold the cache-lock.
1717  *
1718  * If we requested dmaable memory, we will get it. Even if we
1719  * did not request dmaable memory, we might get it, but that
1720  * would be relatively rare and ignorable.
1721  */
1722 static void *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
1723 {
1724         struct page *page;
1725         int nr_pages;
1726         int i;
1727
1728 #ifndef CONFIG_MMU
1729         /*
1730          * Nommu uses slab's for process anonymous memory allocations, and thus
1731          * requires __GFP_COMP to properly refcount higher order allocations
1732          */
1733         flags |= __GFP_COMP;
1734 #endif
1735
1736         flags |= cachep->gfpflags;
1737         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1738                 flags |= __GFP_RECLAIMABLE;
1739
1740         page = alloc_pages_exact_node(nodeid, flags | __GFP_NOTRACK, cachep->gfporder);
1741         if (!page)
1742                 return NULL;
1743
1744         nr_pages = (1 << cachep->gfporder);
1745         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1746                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1747                         NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_pages);
1748         else
1749                 add_zone_page_state(page_zone(page),
1750                         NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_pages);
1751         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1752                 __SetPageSlab(page + i);
1753
1754         if (kmemcheck_enabled && !(cachep->flags & SLAB_NOTRACK)) {
1755                 kmemcheck_alloc_shadow(page, cachep->gfporder, flags, nodeid);
1756
1757                 if (cachep->ctor)
1758                         kmemcheck_mark_uninitialized_pages(page, nr_pages);
1759                 else
1760                         kmemcheck_mark_unallocated_pages(page, nr_pages);
1761         }
1762
1763         return page_address(page);
1764 }
1765
1766 /*
1767  * Interface to system's page release.
1768  */
1769 static void kmem_freepages(struct kmem_cache *cachep, void *addr)
1770 {
1771         unsigned long i = (1 << cachep->gfporder);
1772         struct page *page = virt_to_page(addr);
1773         const unsigned long nr_freed = i;
1774
1775         kmemcheck_free_shadow(page, cachep->gfporder);
1776
1777         if (cachep->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
1778                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1779                                 NR_SLAB_RECLAIMABLE, nr_freed);
1780         else
1781                 sub_zone_page_state(page_zone(page),
1782                                 NR_SLAB_UNRECLAIMABLE, nr_freed);
1783         while (i--) {
1784                 BUG_ON(!PageSlab(page));
1785                 __ClearPageSlab(page);
1786                 page++;
1787         }
1788         if (current->reclaim_state)
1789                 current->reclaim_state->reclaimed_slab += nr_freed;
1790         free_pages((unsigned long)addr, cachep->gfporder);
1791 }
1792
1793 static void kmem_rcu_free(struct rcu_head *head)
1794 {
1795         struct slab_rcu *slab_rcu = (struct slab_rcu *)head;
1796         struct kmem_cache *cachep = slab_rcu->cachep;
1797
1798         kmem_freepages(cachep, slab_rcu->addr);
1799         if (OFF_SLAB(cachep))
1800                 kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slab_rcu);
1801 }
1802
1803 #if DEBUG
1804
1805 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1806 static void store_stackinfo(struct kmem_cache *cachep, unsigned long *addr,
1807                             unsigned long caller)
1808 {
1809         int size = obj_size(cachep);
1810
1811         addr = (unsigned long *)&((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1812
1813         if (size < 5 * sizeof(unsigned long))
1814                 return;
1815
1816         *addr++ = 0x12345678;
1817         *addr++ = caller;
1818         *addr++ = smp_processor_id();
1819         size -= 3 * sizeof(unsigned long);
1820         {
1821                 unsigned long *sptr = &caller;
1822                 unsigned long svalue;
1823
1824                 while (!kstack_end(sptr)) {
1825                         svalue = *sptr++;
1826                         if (kernel_text_address(svalue)) {
1827                                 *addr++ = svalue;
1828                                 size -= sizeof(unsigned long);
1829                                 if (size <= sizeof(unsigned long))
1830                                         break;
1831                         }
1832                 }
1833
1834         }
1835         *addr++ = 0x87654321;
1836 }
1837 #endif
1838
1839 static void poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *addr, unsigned char val)
1840 {
1841         int size = obj_size(cachep);
1842         addr = &((char *)addr)[obj_offset(cachep)];
1843
1844         memset(addr, val, size);
1845         *(unsigned char *)(addr + size - 1) = POISON_END;
1846 }
1847
1848 static void dump_line(char *data, int offset, int limit)
1849 {
1850         int i;
1851         unsigned char error = 0;
1852         int bad_count = 0;
1853
1854         printk(KERN_ERR "%03x:", offset);
1855         for (i = 0; i < limit; i++) {
1856                 if (data[offset + i] != POISON_FREE) {
1857                         error = data[offset + i];
1858                         bad_count++;
1859                 }
1860                 printk(" %02x", (unsigned char)data[offset + i]);
1861         }
1862         printk("\n");
1863
1864         if (bad_count == 1) {
1865                 error ^= POISON_FREE;
1866                 if (!(error & (error - 1))) {
1867                         printk(KERN_ERR "Single bit error detected. Probably "
1868                                         "bad RAM.\n");
1869 #ifdef CONFIG_X86
1870                         printk(KERN_ERR "Run memtest86+ or a similar memory "
1871                                         "test tool.\n");
1872 #else
1873                         printk(KERN_ERR "Run a memory test tool.\n");
1874 #endif
1875                 }
1876         }
1877 }
1878 #endif
1879
1880 #if DEBUG
1881
1882 static void print_objinfo(struct kmem_cache *cachep, void *objp, int lines)
1883 {
1884         int i, size;
1885         char *realobj;
1886
1887         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1888                 printk(KERN_ERR "Redzone: 0x%llx/0x%llx.\n",
1889                         *dbg_redzone1(cachep, objp),
1890                         *dbg_redzone2(cachep, objp));
1891         }
1892
1893         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER) {
1894                 printk(KERN_ERR "Last user: [<%p>]",
1895                         *dbg_userword(cachep, objp));
1896                 print_symbol("(%s)",
1897                                 (unsigned long)*dbg_userword(cachep, objp));
1898                 printk("\n");
1899         }
1900         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1901         size = obj_size(cachep);
1902         for (i = 0; i < size && lines; i += 16, lines--) {
1903                 int limit;
1904                 limit = 16;
1905                 if (i + limit > size)
1906                         limit = size - i;
1907                 dump_line(realobj, i, limit);
1908         }
1909 }
1910
1911 static void check_poison_obj(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
1912 {
1913         char *realobj;
1914         int size, i;
1915         int lines = 0;
1916
1917         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1918         size = obj_size(cachep);
1919
1920         for (i = 0; i < size; i++) {
1921                 char exp = POISON_FREE;
1922                 if (i == size - 1)
1923                         exp = POISON_END;
1924                 if (realobj[i] != exp) {
1925                         int limit;
1926                         /* Mismatch ! */
1927                         /* Print header */
1928                         if (lines == 0) {
1929                                 printk(KERN_ERR
1930                                         "Slab corruption: %s start=%p, len=%d\n",
1931                                         cachep->name, realobj, size);
1932                                 print_objinfo(cachep, objp, 0);
1933                         }
1934                         /* Hexdump the affected line */
1935                         i = (i / 16) * 16;
1936                         limit = 16;
1937                         if (i + limit > size)
1938                                 limit = size - i;
1939                         dump_line(realobj, i, limit);
1940                         i += 16;
1941                         lines++;
1942                         /* Limit to 5 lines */
1943                         if (lines > 5)
1944                                 break;
1945                 }
1946         }
1947         if (lines != 0) {
1948                 /* Print some data about the neighboring objects, if they
1949                  * exist:
1950                  */
1951                 struct slab *slabp = virt_to_slab(objp);
1952                 unsigned int objnr;
1953
1954                 objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
1955                 if (objnr) {
1956                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr - 1);
1957                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1958                         printk(KERN_ERR "Prev obj: start=%p, len=%d\n",
1959                                realobj, size);
1960                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1961                 }
1962                 if (objnr + 1 < cachep->num) {
1963                         objp = index_to_obj(cachep, slabp, objnr + 1);
1964                         realobj = (char *)objp + obj_offset(cachep);
1965                         printk(KERN_ERR "Next obj: start=%p, len=%d\n",
1966                                realobj, size);
1967                         print_objinfo(cachep, objp, 2);
1968                 }
1969         }
1970 }
1971 #endif
1972
1973 #if DEBUG
1974 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
1975 {
1976         int i;
1977         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
1978                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
1979
1980                 if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
1981 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1982                         if (cachep->buffer_size % PAGE_SIZE == 0 &&
1983                                         OFF_SLAB(cachep))
1984                                 kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
1985                                         cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
1986                         else
1987                                 check_poison_obj(cachep, objp);
1988 #else
1989                         check_poison_obj(cachep, objp);
1990 #endif
1991                 }
1992                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
1993                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1994                                 slab_error(cachep, "start of a freed object "
1995                                            "was overwritten");
1996                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
1997                                 slab_error(cachep, "end of a freed object "
1998                                            "was overwritten");
1999                 }
2000         }
2001 }
2002 #else
2003 static void slab_destroy_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2004 {
2005 }
2006 #endif
2007
2008 /**
2009  * slab_destroy - destroy and release all objects in a slab
2010  * @cachep: cache pointer being destroyed
2011  * @slabp: slab pointer being destroyed
2012  *
2013  * Destroy all the objs in a slab, and release the mem back to the system.
2014  * Before calling the slab must have been unlinked from the cache.  The
2015  * cache-lock is not held/needed.
2016  */
2017 static void slab_destroy(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
2018 {
2019         void *addr = slabp->s_mem - slabp->colouroff;
2020
2021         slab_destroy_debugcheck(cachep, slabp);
2022         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)) {
2023                 struct slab_rcu *slab_rcu;
2024
2025                 slab_rcu = (struct slab_rcu *)slabp;
2026                 slab_rcu->cachep = cachep;
2027                 slab_rcu->addr = addr;
2028                 call_rcu(&slab_rcu->head, kmem_rcu_free);
2029         } else {
2030                 kmem_freepages(cachep, addr);
2031                 if (OFF_SLAB(cachep))
2032                         kmem_cache_free(cachep->slabp_cache, slabp);
2033         }
2034 }
2035
2036 static void __kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
2037 {
2038         int i;
2039         struct kmem_list3 *l3;
2040
2041         for_each_online_cpu(i)
2042             kfree(cachep->array[i]);
2043
2044         /* NUMA: free the list3 structures */
2045         for_each_online_node(i) {
2046                 l3 = cachep->nodelists[i];
2047                 if (l3) {
2048                         kfree(l3->shared);
2049                         free_alien_cache(l3->alien);
2050                         kfree(l3);
2051                 }
2052         }
2053         kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2054 }
2055
2056
2057 /**
2058  * calculate_slab_order - calculate size (page order) of slabs
2059  * @cachep: pointer to the cache that is being created
2060  * @size: size of objects to be created in this cache.
2061  * @align: required alignment for the objects.
2062  * @flags: slab allocation flags
2063  *
2064  * Also calculates the number of objects per slab.
2065  *
2066  * This could be made much more intelligent.  For now, try to avoid using
2067  * high order pages for slabs.  When the gfp() functions are more friendly
2068  * towards high-order requests, this should be changed.
2069  */
2070 static size_t calculate_slab_order(struct kmem_cache *cachep,
2071                         size_t size, size_t align, unsigned long flags)
2072 {
2073         unsigned long offslab_limit;
2074         size_t left_over = 0;
2075         int gfporder;
2076
2077         for (gfporder = 0; gfporder <= KMALLOC_MAX_ORDER; gfporder++) {
2078                 unsigned int num;
2079                 size_t remainder;
2080
2081                 cache_estimate(gfporder, size, align, flags, &remainder, &num);
2082                 if (!num)
2083                         continue;
2084
2085                 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2086                         /*
2087                          * Max number of objs-per-slab for caches which
2088                          * use off-slab slabs. Needed to avoid a possible
2089                          * looping condition in cache_grow().
2090                          */
2091                         offslab_limit = size - sizeof(struct slab);
2092                         offslab_limit /= sizeof(kmem_bufctl_t);
2093
2094                         if (num > offslab_limit)
2095                                 break;
2096                 }
2097
2098                 /* Found something acceptable - save it away */
2099                 cachep->num = num;
2100                 cachep->gfporder = gfporder;
2101                 left_over = remainder;
2102
2103                 /*
2104                  * A VFS-reclaimable slab tends to have most allocations
2105                  * as GFP_NOFS and we really don't want to have to be allocating
2106                  * higher-order pages when we are unable to shrink dcache.
2107                  */
2108                 if (flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT)
2109                         break;
2110
2111                 /*
2112                  * Large number of objects is good, but very large slabs are
2113                  * currently bad for the gfp()s.
2114                  */
2115                 if (gfporder >= slab_break_gfp_order)
2116                         break;
2117
2118                 /*
2119                  * Acceptable internal fragmentation?
2120                  */
2121                 if (left_over * 8 <= (PAGE_SIZE << gfporder))
2122                         break;
2123         }
2124         return left_over;
2125 }
2126
2127 static int __init_refok setup_cpu_cache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
2128 {
2129         if (g_cpucache_up == FULL)
2130                 return enable_cpucache(cachep, gfp);
2131
2132         if (g_cpucache_up == NONE) {
2133                 /*
2134                  * Note: the first kmem_cache_create must create the cache
2135                  * that's used by kmalloc(24), otherwise the creation of
2136                  * further caches will BUG().
2137                  */
2138                 cachep->array[smp_processor_id()] = &initarray_generic.cache;
2139
2140                 /*
2141                  * If the cache that's used by kmalloc(sizeof(kmem_list3)) is
2142                  * the first cache, then we need to set up all its list3s,
2143                  * otherwise the creation of further caches will BUG().
2144                  */
2145                 set_up_list3s(cachep, SIZE_AC);
2146                 if (INDEX_AC == INDEX_L3)
2147                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2148                 else
2149                         g_cpucache_up = PARTIAL_AC;
2150         } else {
2151                 cachep->array[smp_processor_id()] =
2152                         kmalloc(sizeof(struct arraycache_init), gfp);
2153
2154                 if (g_cpucache_up == PARTIAL_AC) {
2155                         set_up_list3s(cachep, SIZE_L3);
2156                         g_cpucache_up = PARTIAL_L3;
2157                 } else {
2158                         int node;
2159                         for_each_online_node(node) {
2160                                 cachep->nodelists[node] =
2161                                     kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3),
2162                                                 gfp, node);
2163                                 BUG_ON(!cachep->nodelists[node]);
2164                                 kmem_list3_init(cachep->nodelists[node]);
2165                         }
2166                 }
2167         }
2168         cachep->nodelists[numa_mem_id()]->next_reap =
2169                         jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
2170                         ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
2171
2172         cpu_cache_get(cachep)->avail = 0;
2173         cpu_cache_get(cachep)->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2174         cpu_cache_get(cachep)->batchcount = 1;
2175         cpu_cache_get(cachep)->touched = 0;
2176         cachep->batchcount = 1;
2177         cachep->limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES;
2178         return 0;
2179 }
2180
2181 /**
2182  * kmem_cache_create - Create a cache.
2183  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
2184  * @size: The size of objects to be created in this cache.
2185  * @align: The required alignment for the objects.
2186  * @flags: SLAB flags
2187  * @ctor: A constructor for the objects.
2188  *
2189  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
2190  * Cannot be called within a int, but can be interrupted.
2191  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
2192  *
2193  * @name must be valid until the cache is destroyed. This implies that
2194  * the module calling this has to destroy the cache before getting unloaded.
2195  *
2196  * The flags are
2197  *
2198  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
2199  * to catch references to uninitialised memory.
2200  *
2201  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
2202  * for buffer overruns.
2203  *
2204  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
2205  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
2206  * as davem.
2207  */
2208 struct kmem_cache *
2209 kmem_cache_create (const char *name, size_t size, size_t align,
2210         unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
2211 {
2212         size_t left_over, slab_size, ralign;
2213         struct kmem_cache *cachep = NULL, *pc;
2214         gfp_t gfp;
2215
2216         /*
2217          * Sanity checks... these are all serious usage bugs.
2218          */
2219         if (!name || in_interrupt() || (size < BYTES_PER_WORD) ||
2220             size > KMALLOC_MAX_SIZE) {
2221                 printk(KERN_ERR "%s: Early error in slab %s\n", __func__,
2222                                 name);
2223                 BUG();
2224         }
2225
2226         /*
2227          * We use cache_chain_mutex to ensure a consistent view of
2228          * cpu_online_mask as well.  Please see cpuup_callback
2229          */
2230         if (slab_is_available()) {
2231                 get_online_cpus();
2232                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2233         }
2234
2235         list_for_each_entry(pc, &cache_chain, next) {
2236                 char tmp;
2237                 int res;
2238
2239                 /*
2240                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
2241                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
2242                  * area of the module.  Print a warning.
2243                  */
2244                 res = probe_kernel_address(pc->name, tmp);
2245                 if (res) {
2246                         printk(KERN_ERR
2247                                "SLAB: cache with size %d has lost its name\n",
2248                                pc->buffer_size);
2249                         continue;
2250                 }
2251
2252                 if (!strcmp(pc->name, name)) {
2253                         printk(KERN_ERR
2254                                "kmem_cache_create: duplicate cache %s\n", name);
2255                         dump_stack();
2256                         goto oops;
2257                 }
2258         }
2259
2260 #if DEBUG
2261         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
2262 #if FORCED_DEBUG
2263         /*
2264          * Enable redzoning and last user accounting, except for caches with
2265          * large objects, if the increased size would increase the object size
2266          * above the next power of two: caches with object sizes just above a
2267          * power of two have a significant amount of internal fragmentation.
2268          */
2269         if (size < 4096 || fls(size - 1) == fls(size-1 + REDZONE_ALIGN +
2270                                                 2 * sizeof(unsigned long long)))
2271                 flags |= SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER;
2272         if (!(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2273                 flags |= SLAB_POISON;
2274 #endif
2275         if (flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
2276                 BUG_ON(flags & SLAB_POISON);
2277 #endif
2278         /*
2279          * Always checks flags, a caller might be expecting debug support which
2280          * isn't available.
2281          */
2282         BUG_ON(flags & ~CREATE_MASK);
2283
2284         /*
2285          * Check that size is in terms of words.  This is needed to avoid
2286          * unaligned accesses for some archs when redzoning is used, and makes
2287          * sure any on-slab bufctl's are also correctly aligned.
2288          */
2289         if (size & (BYTES_PER_WORD - 1)) {
2290                 size += (BYTES_PER_WORD - 1);
2291                 size &= ~(BYTES_PER_WORD - 1);
2292         }
2293
2294         /* calculate the final buffer alignment: */
2295
2296         /* 1) arch recommendation: can be overridden for debug */
2297         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
2298                 /*
2299                  * Default alignment: as specified by the arch code.  Except if
2300                  * an object is really small, then squeeze multiple objects into
2301                  * one cacheline.
2302                  */
2303                 ralign = cache_line_size();
2304                 while (size <= ralign / 2)
2305                         ralign /= 2;
2306         } else {
2307                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2308         }
2309
2310         /*
2311          * Redzoning and user store require word alignment or possibly larger.
2312          * Note this will be overridden by architecture or caller mandated
2313          * alignment if either is greater than BYTES_PER_WORD.
2314          */
2315         if (flags & SLAB_STORE_USER)
2316                 ralign = BYTES_PER_WORD;
2317
2318         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2319                 ralign = REDZONE_ALIGN;
2320                 /* If redzoning, ensure that the second redzone is suitably
2321                  * aligned, by adjusting the object size accordingly. */
2322                 size += REDZONE_ALIGN - 1;
2323                 size &= ~(REDZONE_ALIGN - 1);
2324         }
2325
2326         /* 2) arch mandated alignment */
2327         if (ralign < ARCH_SLAB_MINALIGN) {
2328                 ralign = ARCH_SLAB_MINALIGN;
2329         }
2330         /* 3) caller mandated alignment */
2331         if (ralign < align) {
2332                 ralign = align;
2333         }
2334         /* disable debug if necessary */
2335         if (ralign > __alignof__(unsigned long long))
2336                 flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2337         /*
2338          * 4) Store it.
2339          */
2340         align = ralign;
2341
2342         if (slab_is_available())
2343                 gfp = GFP_KERNEL;
2344         else
2345                 gfp = GFP_NOWAIT;
2346
2347         /* Get cache's description obj. */
2348         cachep = kmem_cache_zalloc(&cache_cache, gfp);
2349         if (!cachep)
2350                 goto oops;
2351
2352         cachep->nodelists = (struct kmem_list3 **)&cachep->array[nr_cpu_ids];
2353 #if DEBUG
2354         cachep->obj_size = size;
2355
2356         /*
2357          * Both debugging options require word-alignment which is calculated
2358          * into align above.
2359          */
2360         if (flags & SLAB_RED_ZONE) {
2361                 /* add space for red zone words */
2362                 cachep->obj_offset += sizeof(unsigned long long);
2363                 size += 2 * sizeof(unsigned long long);
2364         }
2365         if (flags & SLAB_STORE_USER) {
2366                 /* user store requires one word storage behind the end of
2367                  * the real object. But if the second red zone needs to be
2368                  * aligned to 64 bits, we must allow that much space.
2369                  */
2370                 if (flags & SLAB_RED_ZONE)
2371                         size += REDZONE_ALIGN;
2372                 else
2373                         size += BYTES_PER_WORD;
2374         }
2375 #if FORCED_DEBUG && defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
2376         if (size >= malloc_sizes[INDEX_L3 + 1].cs_size
2377             && cachep->obj_size > cache_line_size() && ALIGN(size, align) < PAGE_SIZE) {
2378                 cachep->obj_offset += PAGE_SIZE - ALIGN(size, align);
2379                 size = PAGE_SIZE;
2380         }
2381 #endif
2382 #endif
2383
2384         /*
2385          * Determine if the slab management is 'on' or 'off' slab.
2386          * (bootstrapping cannot cope with offslab caches so don't do
2387          * it too early on. Always use on-slab management when
2388          * SLAB_NOLEAKTRACE to avoid recursive calls into kmemleak)
2389          */
2390         if ((size >= (PAGE_SIZE >> 3)) && !slab_early_init &&
2391             !(flags & SLAB_NOLEAKTRACE))
2392                 /*
2393                  * Size is large, assume best to place the slab management obj
2394                  * off-slab (should allow better packing of objs).
2395                  */
2396                 flags |= CFLGS_OFF_SLAB;
2397
2398         size = ALIGN(size, align);
2399
2400         left_over = calculate_slab_order(cachep, size, align, flags);
2401
2402         if (!cachep->num) {
2403                 printk(KERN_ERR
2404                        "kmem_cache_create: couldn't create cache %s.\n", name);
2405                 kmem_cache_free(&cache_cache, cachep);
2406                 cachep = NULL;
2407                 goto oops;
2408         }
2409         slab_size = ALIGN(cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t)
2410                           + sizeof(struct slab), align);
2411
2412         /*
2413          * If the slab has been placed off-slab, and we have enough space then
2414          * move it on-slab. This is at the expense of any extra colouring.
2415          */
2416         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over >= slab_size) {
2417                 flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB;
2418                 left_over -= slab_size;
2419         }
2420
2421         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2422                 /* really off slab. No need for manual alignment */
2423                 slab_size =
2424                     cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab);
2425
2426 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
2427                 /* If we're going to use the generic kernel_map_pages()
2428                  * poisoning, then it's going to smash the contents of
2429                  * the redzone and userword anyhow, so switch them off.
2430                  */
2431                 if (size % PAGE_SIZE == 0 && flags & SLAB_POISON)
2432                         flags &= ~(SLAB_RED_ZONE | SLAB_STORE_USER);
2433 #endif
2434         }
2435
2436         cachep->colour_off = cache_line_size();
2437         /* Offset must be a multiple of the alignment. */
2438         if (cachep->colour_off < align)
2439                 cachep->colour_off = align;
2440         cachep->colour = left_over / cachep->colour_off;
2441         cachep->slab_size = slab_size;
2442         cachep->flags = flags;
2443         cachep->gfpflags = 0;
2444         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG && (flags & SLAB_CACHE_DMA))
2445                 cachep->gfpflags |= GFP_DMA;
2446         cachep->buffer_size = size;
2447         cachep->reciprocal_buffer_size = reciprocal_value(size);
2448
2449         if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) {
2450                 cachep->slabp_cache = kmem_find_general_cachep(slab_size, 0u);
2451                 /*
2452                  * This is a possibility for one of the malloc_sizes caches.
2453                  * But since we go off slab only for object size greater than
2454                  * PAGE_SIZE/8, and malloc_sizes gets created in ascending order,
2455                  * this should not happen at all.
2456                  * But leave a BUG_ON for some lucky dude.
2457                  */
2458                 BUG_ON(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep->slabp_cache));
2459         }
2460         cachep->ctor = ctor;
2461         cachep->name = name;
2462
2463         if (setup_cpu_cache(cachep, gfp)) {
2464                 __kmem_cache_destroy(cachep);
2465                 cachep = NULL;
2466                 goto oops;
2467         }
2468
2469         if (flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS) {
2470                 /*
2471                  * Would deadlock through slab_destroy()->call_rcu()->
2472                  * debug_object_activate()->kmem_cache_alloc().
2473                  */
2474                 WARN_ON_ONCE(flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU);
2475
2476                 slab_set_debugobj_lock_classes(cachep);
2477         }
2478
2479         /* cache setup completed, link it into the list */
2480         list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2481 oops:
2482         if (!cachep && (flags & SLAB_PANIC))
2483                 panic("kmem_cache_create(): failed to create slab `%s'\n",
2484                       name);
2485         if (slab_is_available()) {
2486                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2487                 put_online_cpus();
2488         }
2489         return cachep;
2490 }
2491 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
2492
2493 #if DEBUG
2494 static void check_irq_off(void)
2495 {
2496         BUG_ON(!irqs_disabled());
2497 }
2498
2499 static void check_irq_on(void)
2500 {
2501         BUG_ON(irqs_disabled());
2502 }
2503
2504 static void check_spinlock_acquired(struct kmem_cache *cachep)
2505 {
2506 #ifdef CONFIG_SMP
2507         check_irq_off();
2508         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[numa_mem_id()]->list_lock);
2509 #endif
2510 }
2511
2512 static void check_spinlock_acquired_node(struct kmem_cache *cachep, int node)
2513 {
2514 #ifdef CONFIG_SMP
2515         check_irq_off();
2516         assert_spin_locked(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2517 #endif
2518 }
2519
2520 #else
2521 #define check_irq_off() do { } while(0)
2522 #define check_irq_on()  do { } while(0)
2523 #define check_spinlock_acquired(x) do { } while(0)
2524 #define check_spinlock_acquired_node(x, y) do { } while(0)
2525 #endif
2526
2527 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
2528                         struct array_cache *ac,
2529                         int force, int node);
2530
2531 static void do_drain(void *arg)
2532 {
2533         struct kmem_cache *cachep = arg;
2534         struct array_cache *ac;
2535         int node = numa_mem_id();
2536
2537         check_irq_off();
2538         ac = cpu_cache_get(cachep);
2539         spin_lock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2540         free_block(cachep, ac->entry, ac->avail, node);
2541         spin_unlock(&cachep->nodelists[node]->list_lock);
2542         ac->avail = 0;
2543 }
2544
2545 static void drain_cpu_caches(struct kmem_cache *cachep)
2546 {
2547         struct kmem_list3 *l3;
2548         int node;
2549
2550         on_each_cpu(do_drain, cachep, 1);
2551         check_irq_on();
2552         for_each_online_node(node) {
2553                 l3 = cachep->nodelists[node];
2554                 if (l3 && l3->alien)
2555                         drain_alien_cache(cachep, l3->alien);
2556         }
2557
2558         for_each_online_node(node) {
2559                 l3 = cachep->nodelists[node];
2560                 if (l3)
2561                         drain_array(cachep, l3, l3->shared, 1, node);
2562         }
2563 }
2564
2565 /*
2566  * Remove slabs from the list of free slabs.
2567  * Specify the number of slabs to drain in tofree.
2568  *
2569  * Returns the actual number of slabs released.
2570  */
2571 static int drain_freelist(struct kmem_cache *cache,
2572                         struct kmem_list3 *l3, int tofree)
2573 {
2574         struct list_head *p;
2575         int nr_freed;
2576         struct slab *slabp;
2577
2578         nr_freed = 0;
2579         while (nr_freed < tofree && !list_empty(&l3->slabs_free)) {
2580
2581                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
2582                 p = l3->slabs_free.prev;
2583                 if (p == &l3->slabs_free) {
2584                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2585                         goto out;
2586                 }
2587
2588                 slabp = list_entry(p, struct slab, list);
2589 #if DEBUG
2590                 BUG_ON(slabp->inuse);
2591 #endif
2592                 list_del(&slabp->list);
2593                 /*
2594                  * Safe to drop the lock. The slab is no longer linked
2595                  * to the cache.
2596                  */
2597                 l3->free_objects -= cache->num;
2598                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
2599                 slab_destroy(cache, slabp);
2600                 nr_freed++;
2601         }
2602 out:
2603         return nr_freed;
2604 }
2605
2606 /* Called with cache_chain_mutex held to protect against cpu hotplug */
2607 static int __cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2608 {
2609         int ret = 0, i = 0;
2610         struct kmem_list3 *l3;
2611
2612         drain_cpu_caches(cachep);
2613
2614         check_irq_on();
2615         for_each_online_node(i) {
2616                 l3 = cachep->nodelists[i];
2617                 if (!l3)
2618                         continue;
2619
2620                 drain_freelist(cachep, l3, l3->free_objects);
2621
2622                 ret += !list_empty(&l3->slabs_full) ||
2623                         !list_empty(&l3->slabs_partial);
2624         }
2625         return (ret ? 1 : 0);
2626 }
2627
2628 /**
2629  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
2630  * @cachep: The cache to shrink.
2631  *
2632  * Releases as many slabs as possible for a cache.
2633  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
2634  */
2635 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
2636 {
2637         int ret;
2638         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2639
2640         get_online_cpus();
2641         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2642         ret = __cache_shrink(cachep);
2643         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2644         put_online_cpus();
2645         return ret;
2646 }
2647 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
2648
2649 /**
2650  * kmem_cache_destroy - delete a cache
2651  * @cachep: the cache to destroy
2652  *
2653  * Remove a &struct kmem_cache object from the slab cache.
2654  *
2655  * It is expected this function will be called by a module when it is
2656  * unloaded.  This will remove the cache completely, and avoid a duplicate
2657  * cache being allocated each time a module is loaded and unloaded, if the
2658  * module doesn't have persistent in-kernel storage across loads and unloads.
2659  *
2660  * The cache must be empty before calling this function.
2661  *
2662  * The caller must guarantee that no one will allocate memory from the cache
2663  * during the kmem_cache_destroy().
2664  */
2665 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *cachep)
2666 {
2667         BUG_ON(!cachep || in_interrupt());
2668
2669         /* Find the cache in the chain of caches. */
2670         get_online_cpus();
2671         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
2672         /*
2673          * the chain is never empty, cache_cache is never destroyed
2674          */
2675         list_del(&cachep->next);
2676         if (__cache_shrink(cachep)) {
2677                 slab_error(cachep, "Can't free all objects");
2678                 list_add(&cachep->next, &cache_chain);
2679                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2680                 put_online_cpus();
2681                 return;
2682         }
2683
2684         if (unlikely(cachep->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU))
2685                 rcu_barrier();
2686
2687         __kmem_cache_destroy(cachep);
2688         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
2689         put_online_cpus();
2690 }
2691 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
2692
2693 /*
2694  * Get the memory for a slab management obj.
2695  * For a slab cache when the slab descriptor is off-slab, slab descriptors
2696  * always come from malloc_sizes caches.  The slab descriptor cannot
2697  * come from the same cache which is getting created because,
2698  * when we are searching for an appropriate cache for these
2699  * descriptors in kmem_cache_create, we search through the malloc_sizes array.
2700  * If we are creating a malloc_sizes cache here it would not be visible to
2701  * kmem_find_general_cachep till the initialization is complete.
2702  * Hence we cannot have slabp_cache same as the original cache.
2703  */
2704 static struct slab *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2705                                    int colour_off, gfp_t local_flags,
2706                                    int nodeid)
2707 {
2708         struct slab *slabp;
2709
2710         if (OFF_SLAB(cachep)) {
2711                 /* Slab management obj is off-slab. */
2712                 slabp = kmem_cache_alloc_node(cachep->slabp_cache,
2713                                               local_flags, nodeid);
2714                 /*
2715                  * If the first object in the slab is leaked (it's allocated
2716                  * but no one has a reference to it), we want to make sure
2717                  * kmemleak does not treat the ->s_mem pointer as a reference
2718                  * to the object. Otherwise we will not report the leak.
2719                  */
2720                 kmemleak_scan_area(&slabp->list, sizeof(struct list_head),
2721                                    local_flags);
2722                 if (!slabp)
2723                         return NULL;
2724         } else {
2725                 slabp = objp + colour_off;
2726                 colour_off += cachep->slab_size;
2727         }
2728         slabp->inuse = 0;
2729         slabp->colouroff = colour_off;
2730         slabp->s_mem = objp + colour_off;
2731         slabp->nodeid = nodeid;
2732         slabp->free = 0;
2733         return slabp;
2734 }
2735
2736 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)
2737 {
2738         return (kmem_bufctl_t *) (slabp + 1);
2739 }
2740
2741 static void cache_init_objs(struct kmem_cache *cachep,
2742                             struct slab *slabp)
2743 {
2744         int i;
2745
2746         for (i = 0; i < cachep->num; i++) {
2747                 void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, i);
2748 #if DEBUG
2749                 /* need to poison the objs? */
2750                 if (cachep->flags & SLAB_POISON)
2751                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
2752                 if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
2753                         *dbg_userword(cachep, objp) = NULL;
2754
2755                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2756                         *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2757                         *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2758                 }
2759                 /*
2760                  * Constructors are not allowed to allocate memory from the same
2761                  * cache which they are a constructor for.  Otherwise, deadlock.
2762                  * They must also be threaded.
2763                  */
2764                 if (cachep->ctor && !(cachep->flags & SLAB_POISON))
2765                         cachep->ctor(objp + obj_offset(cachep));
2766
2767                 if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2768                         if (*dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2769                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2770                                            " end of an object");
2771                         if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE)
2772                                 slab_error(cachep, "constructor overwrote the"
2773                                            " start of an object");
2774                 }
2775                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 &&
2776                             OFF_SLAB(cachep) && cachep->flags & SLAB_POISON)
2777                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
2778                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
2779 #else
2780                 if (cachep->ctor)
2781                         cachep->ctor(objp);
2782 #endif
2783                 slab_bufctl(slabp)[i] = i + 1;
2784         }
2785         slab_bufctl(slabp)[i - 1] = BUFCTL_END;
2786 }
2787
2788 static void kmem_flagcheck(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
2789 {
2790         if (CONFIG_ZONE_DMA_FLAG) {
2791                 if (flags & GFP_DMA)
2792                         BUG_ON(!(cachep->gfpflags & GFP_DMA));
2793                 else
2794                         BUG_ON(cachep->gfpflags & GFP_DMA);
2795         }
2796 }
2797
2798 static void *slab_get_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2799                                 int nodeid)
2800 {
2801         void *objp = index_to_obj(cachep, slabp, slabp->free);
2802         kmem_bufctl_t next;
2803
2804         slabp->inuse++;
2805         next = slab_bufctl(slabp)[slabp->free];
2806 #if DEBUG
2807         slab_bufctl(slabp)[slabp->free] = BUFCTL_FREE;
2808         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2809 #endif
2810         slabp->free = next;
2811
2812         return objp;
2813 }
2814
2815 static void slab_put_obj(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp,
2816                                 void *objp, int nodeid)
2817 {
2818         unsigned int objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
2819
2820 #if DEBUG
2821         /* Verify that the slab belongs to the intended node */
2822         WARN_ON(slabp->nodeid != nodeid);
2823
2824         if (slab_bufctl(slabp)[objnr] + 1 <= SLAB_LIMIT + 1) {
2825                 printk(KERN_ERR "slab: double free detected in cache "
2826                                 "'%s', objp %p\n", cachep->name, objp);
2827                 BUG();
2828         }
2829 #endif
2830         slab_bufctl(slabp)[objnr] = slabp->free;
2831         slabp->free = objnr;
2832         slabp->inuse--;
2833 }
2834
2835 /*
2836  * Map pages beginning at addr to the given cache and slab. This is required
2837  * for the slab allocator to be able to lookup the cache and slab of a
2838  * virtual address for kfree, ksize, and slab debugging.
2839  */
2840 static void slab_map_pages(struct kmem_cache *cache, struct slab *slab,
2841                            void *addr)
2842 {
2843         int nr_pages;
2844         struct page *page;
2845
2846         page = virt_to_page(addr);
2847
2848         nr_pages = 1;
2849         if (likely(!PageCompound(page)))
2850                 nr_pages <<= cache->gfporder;
2851
2852         do {
2853                 page_set_cache(page, cache);
2854                 page_set_slab(page, slab);
2855                 page++;
2856         } while (--nr_pages);
2857 }
2858
2859 /*
2860  * Grow (by 1) the number of slabs within a cache.  This is called by
2861  * kmem_cache_alloc() when there are no active objs left in a cache.
2862  */
2863 static int cache_grow(struct kmem_cache *cachep,
2864                 gfp_t flags, int nodeid, void *objp)
2865 {
2866         struct slab *slabp;
2867         size_t offset;
2868         gfp_t local_flags;
2869         struct kmem_list3 *l3;
2870
2871         /*
2872          * Be lazy and only check for valid flags here,  keeping it out of the
2873          * critical path in kmem_cache_alloc().
2874          */
2875         BUG_ON(flags & GFP_SLAB_BUG_MASK);
2876         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
2877
2878         /* Take the l3 list lock to change the colour_next on this node */
2879         check_irq_off();
2880         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
2881         spin_lock(&l3->list_lock);
2882
2883         /* Get colour for the slab, and cal the next value. */
2884         offset = l3->colour_next;
2885         l3->colour_next++;
2886         if (l3->colour_next >= cachep->colour)
2887                 l3->colour_next = 0;
2888         spin_unlock(&l3->list_lock);
2889
2890         offset *= cachep->colour_off;
2891
2892         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2893                 local_irq_enable();
2894
2895         /*
2896          * The test for missing atomic flag is performed here, rather than
2897          * the more obvious place, simply to reduce the critical path length
2898          * in kmem_cache_alloc(). If a caller is seriously mis-behaving they
2899          * will eventually be caught here (where it matters).
2900          */
2901         kmem_flagcheck(cachep, flags);
2902
2903         /*
2904          * Get mem for the objs.  Attempt to allocate a physical page from
2905          * 'nodeid'.
2906          */
2907         if (!objp)
2908                 objp = kmem_getpages(cachep, local_flags, nodeid);
2909         if (!objp)
2910                 goto failed;
2911
2912         /* Get slab management. */
2913         slabp = alloc_slabmgmt(cachep, objp, offset,
2914                         local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, nodeid);
2915         if (!slabp)
2916                 goto opps1;
2917
2918         slab_map_pages(cachep, slabp, objp);
2919
2920         cache_init_objs(cachep, slabp);
2921
2922         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2923                 local_irq_disable();
2924         check_irq_off();
2925         spin_lock(&l3->list_lock);
2926
2927         /* Make slab active. */
2928         list_add_tail(&slabp->list, &(l3->slabs_free));
2929         STATS_INC_GROWN(cachep);
2930         l3->free_objects += cachep->num;
2931         spin_unlock(&l3->list_lock);
2932         return 1;
2933 opps1:
2934         kmem_freepages(cachep, objp);
2935 failed:
2936         if (local_flags & __GFP_WAIT)
2937                 local_irq_disable();
2938         return 0;
2939 }
2940
2941 #if DEBUG
2942
2943 /*
2944  * Perform extra freeing checks:
2945  * - detect bad pointers.
2946  * - POISON/RED_ZONE checking
2947  */
2948 static void kfree_debugcheck(const void *objp)
2949 {
2950         if (!virt_addr_valid(objp)) {
2951                 printk(KERN_ERR "kfree_debugcheck: out of range ptr %lxh.\n",
2952                        (unsigned long)objp);
2953                 BUG();
2954         }
2955 }
2956
2957 static inline void verify_redzone_free(struct kmem_cache *cache, void *obj)
2958 {
2959         unsigned long long redzone1, redzone2;
2960
2961         redzone1 = *dbg_redzone1(cache, obj);
2962         redzone2 = *dbg_redzone2(cache, obj);
2963
2964         /*
2965          * Redzone is ok.
2966          */
2967         if (redzone1 == RED_ACTIVE && redzone2 == RED_ACTIVE)
2968                 return;
2969
2970         if (redzone1 == RED_INACTIVE && redzone2 == RED_INACTIVE)
2971                 slab_error(cache, "double free detected");
2972         else
2973                 slab_error(cache, "memory outside object was overwritten");
2974
2975         printk(KERN_ERR "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx.\n",
2976                         obj, redzone1, redzone2);
2977 }
2978
2979 static void *cache_free_debugcheck(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
2980                                    void *caller)
2981 {
2982         struct page *page;
2983         unsigned int objnr;
2984         struct slab *slabp;
2985
2986         BUG_ON(virt_to_cache(objp) != cachep);
2987
2988         objp -= obj_offset(cachep);
2989         kfree_debugcheck(objp);
2990         page = virt_to_head_page(objp);
2991
2992         slabp = page_get_slab(page);
2993
2994         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
2995                 verify_redzone_free(cachep, objp);
2996                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2997                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_INACTIVE;
2998         }
2999         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3000                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
3001
3002         objnr = obj_to_index(cachep, slabp, objp);
3003
3004         BUG_ON(objnr >= cachep->num);
3005         BUG_ON(objp != index_to_obj(cachep, slabp, objnr));
3006
3007 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3008         slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_FREE;
3009 #endif
3010         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3011 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3012                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE)==0 && OFF_SLAB(cachep)) {
3013                         store_stackinfo(cachep, objp, (unsigned long)caller);
3014                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3015                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 0);
3016                 } else {
3017                         poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
3018                 }
3019 #else
3020                 poison_obj(cachep, objp, POISON_FREE);
3021 #endif
3022         }
3023         return objp;
3024 }
3025
3026 static void check_slabp(struct kmem_cache *cachep, struct slab *slabp)
3027 {
3028         kmem_bufctl_t i;
3029         int entries = 0;
3030
3031         /* Check slab's freelist to see if this obj is there. */
3032         for (i = slabp->free; i != BUFCTL_END; i = slab_bufctl(slabp)[i]) {
3033                 entries++;
3034                 if (entries > cachep->num || i >= cachep->num)
3035                         goto bad;
3036         }
3037         if (entries != cachep->num - slabp->inuse) {
3038 bad:
3039                 printk(KERN_ERR "slab: Internal list corruption detected in "
3040                                 "cache '%s'(%d), slabp %p(%d). Hexdump:\n",
3041                         cachep->name, cachep->num, slabp, slabp->inuse);
3042                 for (i = 0;
3043                      i < sizeof(*slabp) + cachep->num * sizeof(kmem_bufctl_t);
3044                      i++) {
3045                         if (i % 16 == 0)
3046                                 printk("\n%03x:", i);
3047                         printk(" %02x", ((unsigned char *)slabp)[i]);
3048                 }
3049                 printk("\n");
3050                 BUG();
3051         }
3052 }
3053 #else
3054 #define kfree_debugcheck(x) do { } while(0)
3055 #define cache_free_debugcheck(x,objp,z) (objp)
3056 #define check_slabp(x,y) do { } while(0)
3057 #endif
3058
3059 static void *cache_alloc_refill(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3060 {
3061         int batchcount;
3062         struct kmem_list3 *l3;
3063         struct array_cache *ac;
3064         int node;
3065
3066 retry:
3067         check_irq_off();
3068         node = numa_mem_id();
3069         ac = cpu_cache_get(cachep);
3070         batchcount = ac->batchcount;
3071         if (!ac->touched && batchcount > BATCHREFILL_LIMIT) {
3072                 /*
3073                  * If there was little recent activity on this cache, then
3074                  * perform only a partial refill.  Otherwise we could generate
3075                  * refill bouncing.
3076                  */
3077                 batchcount = BATCHREFILL_LIMIT;
3078         }
3079         l3 = cachep->nodelists[node];
3080
3081         BUG_ON(ac->avail > 0 || !l3);
3082         spin_lock(&l3->list_lock);
3083
3084         /* See if we can refill from the shared array */
3085         if (l3->shared && transfer_objects(ac, l3->shared, batchcount)) {
3086                 l3->shared->touched = 1;
3087                 goto alloc_done;
3088         }
3089
3090         while (batchcount > 0) {
3091                 struct list_head *entry;
3092                 struct slab *slabp;
3093                 /* Get slab alloc is to come from. */
3094                 entry = l3->slabs_partial.next;
3095                 if (entry == &l3->slabs_partial) {
3096                         l3->free_touched = 1;
3097                         entry = l3->slabs_free.next;
3098                         if (entry == &l3->slabs_free)
3099                                 goto must_grow;
3100                 }
3101
3102                 slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3103                 check_slabp(cachep, slabp);
3104                 check_spinlock_acquired(cachep);
3105
3106                 /*
3107                  * The slab was either on partial or free list so
3108                  * there must be at least one object available for
3109                  * allocation.
3110                  */
3111                 BUG_ON(slabp->inuse >= cachep->num);
3112
3113                 while (slabp->inuse < cachep->num && batchcount--) {
3114                         STATS_INC_ALLOCED(cachep);
3115                         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3116                         STATS_SET_HIGH(cachep);
3117
3118                         ac->entry[ac->avail++] = slab_get_obj(cachep, slabp,
3119                                                             node);
3120                 }
3121                 check_slabp(cachep, slabp);
3122
3123                 /* move slabp to correct slabp list: */
3124                 list_del(&slabp->list);
3125                 if (slabp->free == BUFCTL_END)
3126                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3127                 else
3128                         list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3129         }
3130
3131 must_grow:
3132         l3->free_objects -= ac->avail;
3133 alloc_done:
3134         spin_unlock(&l3->list_lock);
3135
3136         if (unlikely(!ac->avail)) {
3137                 int x;
3138                 x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, node, NULL);
3139
3140                 /* cache_grow can reenable interrupts, then ac could change. */
3141                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3142                 if (!x && ac->avail == 0)       /* no objects in sight? abort */
3143                         return NULL;
3144
3145                 if (!ac->avail)         /* objects refilled by interrupt? */
3146                         goto retry;
3147         }
3148         ac->touched = 1;
3149         return ac->entry[--ac->avail];
3150 }
3151
3152 static inline void cache_alloc_debugcheck_before(struct kmem_cache *cachep,
3153                                                 gfp_t flags)
3154 {
3155         might_sleep_if(flags & __GFP_WAIT);
3156 #if DEBUG
3157         kmem_flagcheck(cachep, flags);
3158 #endif
3159 }
3160
3161 #if DEBUG
3162 static void *cache_alloc_debugcheck_after(struct kmem_cache *cachep,
3163                                 gfp_t flags, void *objp, void *caller)
3164 {
3165         if (!objp)
3166                 return objp;
3167         if (cachep->flags & SLAB_POISON) {
3168 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
3169                 if ((cachep->buffer_size % PAGE_SIZE) == 0 && OFF_SLAB(cachep))
3170                         kernel_map_pages(virt_to_page(objp),
3171                                          cachep->buffer_size / PAGE_SIZE, 1);
3172                 else
3173                         check_poison_obj(cachep, objp);
3174 #else
3175                 check_poison_obj(cachep, objp);
3176 #endif
3177                 poison_obj(cachep, objp, POISON_INUSE);
3178         }
3179         if (cachep->flags & SLAB_STORE_USER)
3180                 *dbg_userword(cachep, objp) = caller;
3181
3182         if (cachep->flags & SLAB_RED_ZONE) {
3183                 if (*dbg_redzone1(cachep, objp) != RED_INACTIVE ||
3184                                 *dbg_redzone2(cachep, objp) != RED_INACTIVE) {
3185                         slab_error(cachep, "double free, or memory outside"
3186                                                 " object was overwritten");
3187                         printk(KERN_ERR
3188                                 "%p: redzone 1:0x%llx, redzone 2:0x%llx\n",
3189                                 objp, *dbg_redzone1(cachep, objp),
3190                                 *dbg_redzone2(cachep, objp));
3191                 }
3192                 *dbg_redzone1(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3193                 *dbg_redzone2(cachep, objp) = RED_ACTIVE;
3194         }
3195 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
3196         {
3197                 struct slab *slabp;
3198                 unsigned objnr;
3199
3200                 slabp = page_get_slab(virt_to_head_page(objp));
3201                 objnr = (unsigned)(objp - slabp->s_mem) / cachep->buffer_size;
3202                 slab_bufctl(slabp)[objnr] = BUFCTL_ACTIVE;
3203         }
3204 #endif
3205         objp += obj_offset(cachep);
3206         if (cachep->ctor && cachep->flags & SLAB_POISON)
3207                 cachep->ctor(objp);
3208         if (ARCH_SLAB_MINALIGN &&
3209             ((unsigned long)objp & (ARCH_SLAB_MINALIGN-1))) {
3210                 printk(KERN_ERR "0x%p: not aligned to ARCH_SLAB_MINALIGN=%d\n",
3211                        objp, (int)ARCH_SLAB_MINALIGN);
3212         }
3213         return objp;
3214 }
3215 #else
3216 #define cache_alloc_debugcheck_after(a,b,objp,d) (objp)
3217 #endif
3218
3219 static bool slab_should_failslab(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3220 {
3221         if (cachep == &cache_cache)
3222                 return false;
3223
3224         return should_failslab(obj_size(cachep), flags, cachep->flags);
3225 }
3226
3227 static inline void *____cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3228 {
3229         void *objp;
3230         struct array_cache *ac;
3231
3232         check_irq_off();
3233
3234         ac = cpu_cache_get(cachep);
3235         if (likely(ac->avail)) {
3236                 STATS_INC_ALLOCHIT(cachep);
3237                 ac->touched = 1;
3238                 objp = ac->entry[--ac->avail];
3239         } else {
3240                 STATS_INC_ALLOCMISS(cachep);
3241                 objp = cache_alloc_refill(cachep, flags);
3242                 /*
3243                  * the 'ac' may be updated by cache_alloc_refill(),
3244                  * and kmemleak_erase() requires its correct value.
3245                  */
3246                 ac = cpu_cache_get(cachep);
3247         }
3248         /*
3249          * To avoid a false negative, if an object that is in one of the
3250          * per-CPU caches is leaked, we need to make sure kmemleak doesn't
3251          * treat the array pointers as a reference to the object.
3252          */
3253         if (objp)
3254                 kmemleak_erase(&ac->entry[ac->avail]);
3255         return objp;
3256 }
3257
3258 #ifdef CONFIG_NUMA
3259 /*
3260  * Try allocating on another node if PF_SPREAD_SLAB|PF_MEMPOLICY.
3261  *
3262  * If we are in_interrupt, then process context, including cpusets and
3263  * mempolicy, may not apply and should not be used for allocation policy.
3264  */
3265 static void *alternate_node_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3266 {
3267         int nid_alloc, nid_here;
3268
3269         if (in_interrupt() || (flags & __GFP_THISNODE))
3270                 return NULL;
3271         nid_alloc = nid_here = numa_mem_id();
3272         get_mems_allowed();
3273         if (cpuset_do_slab_mem_spread() && (cachep->flags & SLAB_MEM_SPREAD))
3274                 nid_alloc = cpuset_slab_spread_node();
3275         else if (current->mempolicy)
3276                 nid_alloc = slab_node(current->mempolicy);
3277         put_mems_allowed();
3278         if (nid_alloc != nid_here)
3279                 return ____cache_alloc_node(cachep, flags, nid_alloc);
3280         return NULL;
3281 }
3282
3283 /*
3284  * Fallback function if there was no memory available and no objects on a
3285  * certain node and fall back is permitted. First we scan all the
3286  * available nodelists for available objects. If that fails then we
3287  * perform an allocation without specifying a node. This allows the page
3288  * allocator to do its reclaim / fallback magic. We then insert the
3289  * slab into the proper nodelist and then allocate from it.
3290  */
3291 static void *fallback_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3292 {
3293         struct zonelist *zonelist;
3294         gfp_t local_flags;
3295         struct zoneref *z;
3296         struct zone *zone;
3297         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(flags);
3298         void *obj = NULL;
3299         int nid;
3300
3301         if (flags & __GFP_THISNODE)
3302                 return NULL;
3303
3304         get_mems_allowed();
3305         zonelist = node_zonelist(slab_node(current->mempolicy), flags);
3306         local_flags = flags & (GFP_CONSTRAINT_MASK|GFP_RECLAIM_MASK);
3307
3308 retry:
3309         /*
3310          * Look through allowed nodes for objects available
3311          * from existing per node queues.
3312          */
3313         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
3314                 nid = zone_to_nid(zone);
3315
3316                 if (cpuset_zone_allowed_hardwall(zone, flags) &&
3317                         cache->nodelists[nid] &&
3318                         cache->nodelists[nid]->free_objects) {
3319                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3320                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3321                                 if (obj)
3322                                         break;
3323                 }
3324         }
3325
3326         if (!obj) {
3327                 /*
3328                  * This allocation will be performed within the constraints
3329                  * of the current cpuset / memory policy requirements.
3330                  * We may trigger various forms of reclaim on the allowed
3331                  * set and go into memory reserves if necessary.
3332                  */
3333                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3334                         local_irq_enable();
3335                 kmem_flagcheck(cache, flags);
3336                 obj = kmem_getpages(cache, local_flags, numa_mem_id());
3337                 if (local_flags & __GFP_WAIT)
3338                         local_irq_disable();
3339                 if (obj) {
3340                         /*
3341                          * Insert into the appropriate per node queues
3342                          */
3343                         nid = page_to_nid(virt_to_page(obj));
3344                         if (cache_grow(cache, flags, nid, obj)) {
3345                                 obj = ____cache_alloc_node(cache,
3346                                         flags | GFP_THISNODE, nid);
3347                                 if (!obj)
3348                                         /*
3349                                          * Another processor may allocate the
3350                                          * objects in the slab since we are
3351                                          * not holding any locks.
3352                                          */
3353                                         goto retry;
3354                         } else {
3355                                 /* cache_grow already freed obj */
3356                                 obj = NULL;
3357                         }
3358                 }
3359         }
3360         put_mems_allowed();
3361         return obj;
3362 }
3363
3364 /*
3365  * A interface to enable slab creation on nodeid
3366  */
3367 static void *____cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
3368                                 int nodeid)
3369 {
3370         struct list_head *entry;
3371         struct slab *slabp;
3372         struct kmem_list3 *l3;
3373         void *obj;
3374         int x;
3375
3376         l3 = cachep->nodelists[nodeid];
3377         BUG_ON(!l3);
3378
3379 retry:
3380         check_irq_off();
3381         spin_lock(&l3->list_lock);
3382         entry = l3->slabs_partial.next;
3383         if (entry == &l3->slabs_partial) {
3384                 l3->free_touched = 1;
3385                 entry = l3->slabs_free.next;
3386                 if (entry == &l3->slabs_free)
3387                         goto must_grow;
3388         }
3389
3390         slabp = list_entry(entry, struct slab, list);
3391         check_spinlock_acquired_node(cachep, nodeid);
3392         check_slabp(cachep, slabp);
3393
3394         STATS_INC_NODEALLOCS(cachep);
3395         STATS_INC_ACTIVE(cachep);
3396         STATS_SET_HIGH(cachep);
3397
3398         BUG_ON(slabp->inuse == cachep->num);
3399
3400         obj = slab_get_obj(cachep, slabp, nodeid);
3401         check_slabp(cachep, slabp);
3402         l3->free_objects--;
3403         /* move slabp to correct slabp list: */
3404         list_del(&slabp->list);
3405
3406         if (slabp->free == BUFCTL_END)
3407                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_full);
3408         else
3409                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3410
3411         spin_unlock(&l3->list_lock);
3412         goto done;
3413
3414 must_grow:
3415         spin_unlock(&l3->list_lock);
3416         x = cache_grow(cachep, flags | GFP_THISNODE, nodeid, NULL);
3417         if (x)
3418                 goto retry;
3419
3420         return fallback_alloc(cachep, flags);
3421
3422 done:
3423         return obj;
3424 }
3425
3426 /**
3427  * kmem_cache_alloc_node - Allocate an object on the specified node
3428  * @cachep: The cache to allocate from.
3429  * @flags: See kmalloc().
3430  * @nodeid: node number of the target node.
3431  * @caller: return address of caller, used for debug information
3432  *
3433  * Identical to kmem_cache_alloc but it will allocate memory on the given
3434  * node, which can improve the performance for cpu bound structures.
3435  *
3436  * Fallback to other node is possible if __GFP_THISNODE is not set.
3437  */
3438 static __always_inline void *
3439 __cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid,
3440                    void *caller)
3441 {
3442         unsigned long save_flags;
3443         void *ptr;
3444         int slab_node = numa_mem_id();
3445
3446         flags &= gfp_allowed_mask;
3447
3448         lockdep_trace_alloc(flags);
3449
3450         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3451                 return NULL;
3452
3453         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3454         local_irq_save(save_flags);
3455
3456         if (nodeid == NUMA_NO_NODE)
3457                 nodeid = slab_node;
3458
3459         if (unlikely(!cachep->nodelists[nodeid])) {
3460                 /* Node not bootstrapped yet */
3461                 ptr = fallback_alloc(cachep, flags);
3462                 goto out;
3463         }
3464
3465         if (nodeid == slab_node) {
3466                 /*
3467                  * Use the locally cached objects if possible.
3468                  * However ____cache_alloc does not allow fallback
3469                  * to other nodes. It may fail while we still have
3470                  * objects on other nodes available.
3471                  */
3472                 ptr = ____cache_alloc(cachep, flags);
3473                 if (ptr)
3474                         goto out;
3475         }
3476         /* ___cache_alloc_node can fall back to other nodes */
3477         ptr = ____cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid);
3478   out:
3479         local_irq_restore(save_flags);
3480         ptr = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, ptr, caller);
3481         kmemleak_alloc_recursive(ptr, obj_size(cachep), 1, cachep->flags,
3482                                  flags);
3483
3484         if (likely(ptr))
3485                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, ptr, obj_size(cachep));
3486
3487         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && ptr))
3488                 memset(ptr, 0, obj_size(cachep));
3489
3490         return ptr;
3491 }
3492
3493 static __always_inline void *
3494 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t flags)
3495 {
3496         void *objp;
3497
3498         if (unlikely(current->flags & (PF_SPREAD_SLAB | PF_MEMPOLICY))) {
3499                 objp = alternate_node_alloc(cache, flags);
3500                 if (objp)
3501                         goto out;
3502         }
3503         objp = ____cache_alloc(cache, flags);
3504
3505         /*
3506          * We may just have run out of memory on the local node.
3507          * ____cache_alloc_node() knows how to locate memory on other nodes
3508          */
3509         if (!objp)
3510                 objp = ____cache_alloc_node(cache, flags, numa_mem_id());
3511
3512   out:
3513         return objp;
3514 }
3515 #else
3516
3517 static __always_inline void *
3518 __do_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3519 {
3520         return ____cache_alloc(cachep, flags);
3521 }
3522
3523 #endif /* CONFIG_NUMA */
3524
3525 static __always_inline void *
3526 __cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, void *caller)
3527 {
3528         unsigned long save_flags;
3529         void *objp;
3530
3531         flags &= gfp_allowed_mask;
3532
3533         lockdep_trace_alloc(flags);
3534
3535         if (slab_should_failslab(cachep, flags))
3536                 return NULL;
3537
3538         cache_alloc_debugcheck_before(cachep, flags);
3539         local_irq_save(save_flags);
3540         objp = __do_cache_alloc(cachep, flags);
3541         local_irq_restore(save_flags);
3542         objp = cache_alloc_debugcheck_after(cachep, flags, objp, caller);
3543         kmemleak_alloc_recursive(objp, obj_size(cachep), 1, cachep->flags,
3544                                  flags);
3545         prefetchw(objp);
3546
3547         if (likely(objp))
3548                 kmemcheck_slab_alloc(cachep, flags, objp, obj_size(cachep));
3549
3550         if (unlikely((flags & __GFP_ZERO) && objp))
3551                 memset(objp, 0, obj_size(cachep));
3552
3553         return objp;
3554 }
3555
3556 /*
3557  * Caller needs to acquire correct kmem_list's list_lock
3558  */
3559 static void free_block(struct kmem_cache *cachep, void **objpp, int nr_objects,
3560                        int node)
3561 {
3562         int i;
3563         struct kmem_list3 *l3;
3564
3565         for (i = 0; i < nr_objects; i++) {
3566                 void *objp = objpp[i];
3567                 struct slab *slabp;
3568
3569                 slabp = virt_to_slab(objp);
3570                 l3 = cachep->nodelists[node];
3571                 list_del(&slabp->list);
3572                 check_spinlock_acquired_node(cachep, node);
3573                 check_slabp(cachep, slabp);
3574                 slab_put_obj(cachep, slabp, objp, node);
3575                 STATS_DEC_ACTIVE(cachep);
3576                 l3->free_objects++;
3577                 check_slabp(cachep, slabp);
3578
3579                 /* fixup slab chains */
3580                 if (slabp->inuse == 0) {
3581                         if (l3->free_objects > l3->free_limit) {
3582                                 l3->free_objects -= cachep->num;
3583                                 /* No need to drop any previously held
3584                                  * lock here, even if we have a off-slab slab
3585                                  * descriptor it is guaranteed to come from
3586                                  * a different cache, refer to comments before
3587                                  * alloc_slabmgmt.
3588                                  */
3589                                 slab_destroy(cachep, slabp);
3590                         } else {
3591                                 list_add(&slabp->list, &l3->slabs_free);
3592                         }
3593                 } else {
3594                         /* Unconditionally move a slab to the end of the
3595                          * partial list on free - maximum time for the
3596                          * other objects to be freed, too.
3597                          */
3598                         list_add_tail(&slabp->list, &l3->slabs_partial);
3599                 }
3600         }
3601 }
3602
3603 static void cache_flusharray(struct kmem_cache *cachep, struct array_cache *ac)
3604 {
3605         int batchcount;
3606         struct kmem_list3 *l3;
3607         int node = numa_mem_id();
3608
3609         batchcount = ac->batchcount;
3610 #if DEBUG
3611         BUG_ON(!batchcount || batchcount > ac->avail);
3612 #endif
3613         check_irq_off();
3614         l3 = cachep->nodelists[node];
3615         spin_lock(&l3->list_lock);
3616         if (l3->shared) {
3617                 struct array_cache *shared_array = l3->shared;
3618                 int max = shared_array->limit - shared_array->avail;
3619                 if (max) {
3620                         if (batchcount > max)
3621                                 batchcount = max;
3622                         memcpy(&(shared_array->entry[shared_array->avail]),
3623                                ac->entry, sizeof(void *) * batchcount);
3624                         shared_array->avail += batchcount;
3625                         goto free_done;
3626                 }
3627         }
3628
3629         free_block(cachep, ac->entry, batchcount, node);
3630 free_done:
3631 #if STATS
3632         {
3633                 int i = 0;
3634                 struct list_head *p;
3635
3636                 p = l3->slabs_free.next;
3637                 while (p != &(l3->slabs_free)) {
3638                         struct slab *slabp;
3639
3640                         slabp = list_entry(p, struct slab, list);
3641                         BUG_ON(slabp->inuse);
3642
3643                         i++;
3644                         p = p->next;
3645                 }
3646                 STATS_SET_FREEABLE(cachep, i);
3647         }
3648 #endif
3649         spin_unlock(&l3->list_lock);
3650         ac->avail -= batchcount;
3651         memmove(ac->entry, &(ac->entry[batchcount]), sizeof(void *)*ac->avail);
3652 }
3653
3654 /*
3655  * Release an obj back to its cache. If the obj has a constructed state, it must
3656  * be in this state _before_ it is released.  Called with disabled ints.
3657  */
3658 static inline void __cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp,
3659     void *caller)
3660 {
3661         struct array_cache *ac = cpu_cache_get(cachep);
3662
3663         check_irq_off();
3664         kmemleak_free_recursive(objp, cachep->flags);
3665         objp = cache_free_debugcheck(cachep, objp, caller);
3666
3667         kmemcheck_slab_free(cachep, objp, obj_size(cachep));
3668
3669         /*
3670          * Skip calling cache_free_alien() when the platform is not numa.
3671          * This will avoid cache misses that happen while accessing slabp (which
3672          * is per page memory  reference) to get nodeid. Instead use a global
3673          * variable to skip the call, which is mostly likely to be present in
3674          * the cache.
3675          */
3676         if (nr_online_nodes > 1 && cache_free_alien(cachep, objp))
3677                 return;
3678
3679         if (likely(ac->avail < ac->limit)) {
3680                 STATS_INC_FREEHIT(cachep);
3681                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3682                 return;
3683         } else {
3684                 STATS_INC_FREEMISS(cachep);
3685                 cache_flusharray(cachep, ac);
3686                 ac->entry[ac->avail++] = objp;
3687         }
3688 }
3689
3690 /**
3691  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
3692  * @cachep: The cache to allocate from.
3693  * @flags: See kmalloc().
3694  *
3695  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
3696  * if the cache has no available objects.
3697  */
3698 void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3699 {
3700         void *ret = __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0));
3701
3702         trace_kmem_cache_alloc(_RET_IP_, ret,
3703                                obj_size(cachep), cachep->buffer_size, flags);
3704
3705         return ret;
3706 }
3707 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
3708
3709 #ifdef CONFIG_TRACING
3710 void *
3711 kmem_cache_alloc_trace(size_t size, struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
3712 {
3713         void *ret;
3714
3715         ret = __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0));
3716
3717         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret,
3718                       size, slab_buffer_size(cachep), flags);
3719         return ret;
3720 }
3721 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_trace);
3722 #endif
3723
3724 #ifdef CONFIG_NUMA
3725 void *kmem_cache_alloc_node(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags, int nodeid)
3726 {
3727         void *ret = __cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid,
3728                                        __builtin_return_address(0));
3729
3730         trace_kmem_cache_alloc_node(_RET_IP_, ret,
3731                                     obj_size(cachep), cachep->buffer_size,
3732                                     flags, nodeid);
3733
3734         return ret;
3735 }
3736 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
3737
3738 #ifdef CONFIG_TRACING
3739 void *kmem_cache_alloc_node_trace(size_t size,
3740                                   struct kmem_cache *cachep,
3741                                   gfp_t flags,
3742                                   int nodeid)
3743 {
3744         void *ret;
3745
3746         ret = __cache_alloc_node(cachep, flags, nodeid,
3747                                   __builtin_return_address(0));
3748         trace_kmalloc_node(_RET_IP_, ret,
3749                            size, slab_buffer_size(cachep),
3750                            flags, nodeid);
3751         return ret;
3752 }
3753 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node_trace);
3754 #endif
3755
3756 static __always_inline void *
3757 __do_kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node, void *caller)
3758 {
3759         struct kmem_cache *cachep;
3760
3761         cachep = kmem_find_general_cachep(size, flags);
3762         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3763                 return cachep;
3764         return kmem_cache_alloc_node_trace(size, cachep, flags, node);
3765 }
3766
3767 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3768 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3769 {
3770         return __do_kmalloc_node(size, flags, node,
3771                         __builtin_return_address(0));
3772 }
3773 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3774
3775 void *__kmalloc_node_track_caller(size_t size, gfp_t flags,
3776                 int node, unsigned long caller)
3777 {
3778         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, (void *)caller);
3779 }
3780 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node_track_caller);
3781 #else
3782 void *__kmalloc_node(size_t size, gfp_t flags, int node)
3783 {
3784         return __do_kmalloc_node(size, flags, node, NULL);
3785 }
3786 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_node);
3787 #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB || CONFIG_TRACING */
3788 #endif /* CONFIG_NUMA */
3789
3790 /**
3791  * __do_kmalloc - allocate memory
3792  * @size: how many bytes of memory are required.
3793  * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
3794  * @caller: function caller for debug tracking of the caller
3795  */
3796 static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,
3797                                           void *caller)
3798 {
3799         struct kmem_cache *cachep;
3800         void *ret;
3801
3802         /* If you want to save a few bytes .text space: replace
3803          * __ with kmem_.
3804          * Then kmalloc uses the uninlined functions instead of the inline
3805          * functions.
3806          */
3807         cachep = __find_general_cachep(size, flags);
3808         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))
3809                 return cachep;
3810         ret = __cache_alloc(cachep, flags, caller);
3811
3812         trace_kmalloc((unsigned long) caller, ret,
3813                       size, cachep->buffer_size, flags);
3814
3815         return ret;
3816 }
3817
3818
3819 #if defined(CONFIG_DEBUG_SLAB) || defined(CONFIG_TRACING)
3820 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3821 {
3822         return __do_kmalloc(size, flags, __builtin_return_address(0));
3823 }
3824 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3825
3826 void *__kmalloc_track_caller(size_t size, gfp_t flags, unsigned long caller)
3827 {
3828         return __do_kmalloc(size, flags, (void *)caller);
3829 }
3830 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc_track_caller);
3831
3832 #else
3833 void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
3834 {
3835         return __do_kmalloc(size, flags, NULL);
3836 }
3837 EXPORT_SYMBOL(__kmalloc);
3838 #endif
3839
3840 /**
3841  * kmem_cache_free - Deallocate an object
3842  * @cachep: The cache the allocation was from.
3843  * @objp: The previously allocated object.
3844  *
3845  * Free an object which was previously allocated from this
3846  * cache.
3847  */
3848 void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp)
3849 {
3850         unsigned long flags;
3851
3852         local_irq_save(flags);
3853         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(cachep));
3854         if (!(cachep->flags & SLAB_DEBUG_OBJECTS))
3855                 debug_check_no_obj_freed(objp, obj_size(cachep));
3856         __cache_free(cachep, objp, __builtin_return_address(0));
3857         local_irq_restore(flags);
3858
3859         trace_kmem_cache_free(_RET_IP_, objp);
3860 }
3861 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_free);
3862
3863 /**
3864  * kfree - free previously allocated memory
3865  * @objp: pointer returned by kmalloc.
3866  *
3867  * If @objp is NULL, no operation is performed.
3868  *
3869  * Don't free memory not originally allocated by kmalloc()
3870  * or you will run into trouble.
3871  */
3872 void kfree(const void *objp)
3873 {
3874         struct kmem_cache *c;
3875         unsigned long flags;
3876
3877         trace_kfree(_RET_IP_, objp);
3878
3879         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(objp)))
3880                 return;
3881         local_irq_save(flags);
3882         kfree_debugcheck(objp);
3883         c = virt_to_cache(objp);
3884         debug_check_no_locks_freed(objp, obj_size(c));
3885         debug_check_no_obj_freed(objp, obj_size(c));
3886         __cache_free(c, (void *)objp, __builtin_return_address(0));
3887         local_irq_restore(flags);
3888 }
3889 EXPORT_SYMBOL(kfree);
3890
3891 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *cachep)
3892 {
3893         return obj_size(cachep);
3894 }
3895 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
3896
3897 /*
3898  * This initializes kmem_list3 or resizes various caches for all nodes.
3899  */
3900 static int alloc_kmemlist(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
3901 {
3902         int node;
3903         struct kmem_list3 *l3;
3904         struct array_cache *new_shared;
3905         struct array_cache **new_alien = NULL;
3906
3907         for_each_online_node(node) {
3908
3909                 if (use_alien_caches) {
3910                         new_alien = alloc_alien_cache(node, cachep->limit, gfp);
3911                         if (!new_alien)
3912                                 goto fail;
3913                 }
3914
3915                 new_shared = NULL;
3916                 if (cachep->shared) {
3917                         new_shared = alloc_arraycache(node,
3918                                 cachep->shared*cachep->batchcount,
3919                                         0xbaadf00d, gfp);
3920                         if (!new_shared) {
3921                                 free_alien_cache(new_alien);
3922                                 goto fail;
3923                         }
3924                 }
3925
3926                 l3 = cachep->nodelists[node];
3927                 if (l3) {
3928                         struct array_cache *shared = l3->shared;
3929
3930                         spin_lock_irq(&l3->list_lock);
3931
3932                         if (shared)
3933                                 free_block(cachep, shared->entry,
3934                                                 shared->avail, node);
3935
3936                         l3->shared = new_shared;
3937                         if (!l3->alien) {
3938                                 l3->alien = new_alien;
3939                                 new_alien = NULL;
3940                         }
3941                         l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3942                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3943                         spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
3944                         kfree(shared);
3945                         free_alien_cache(new_alien);
3946                         continue;
3947                 }
3948                 l3 = kmalloc_node(sizeof(struct kmem_list3), gfp, node);
3949                 if (!l3) {
3950                         free_alien_cache(new_alien);
3951                         kfree(new_shared);
3952                         goto fail;
3953                 }
3954
3955                 kmem_list3_init(l3);
3956                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3 +
3957                                 ((unsigned long)cachep) % REAPTIMEOUT_LIST3;
3958                 l3->shared = new_shared;
3959                 l3->alien = new_alien;
3960                 l3->free_limit = (1 + nr_cpus_node(node)) *
3961                                         cachep->batchcount + cachep->num;
3962                 cachep->nodelists[node] = l3;
3963         }
3964         return 0;
3965
3966 fail:
3967         if (!cachep->next.next) {
3968                 /* Cache is not active yet. Roll back what we did */
3969                 node--;
3970                 while (node >= 0) {
3971                         if (cachep->nodelists[node]) {
3972                                 l3 = cachep->nodelists[node];
3973
3974                                 kfree(l3->shared);
3975                                 free_alien_cache(l3->alien);
3976                                 kfree(l3);
3977                                 cachep->nodelists[node] = NULL;
3978                         }
3979                         node--;
3980                 }
3981         }
3982         return -ENOMEM;
3983 }
3984
3985 struct ccupdate_struct {
3986         struct kmem_cache *cachep;
3987         struct array_cache *new[0];
3988 };
3989
3990 static void do_ccupdate_local(void *info)
3991 {
3992         struct ccupdate_struct *new = info;
3993         struct array_cache *old;
3994
3995         check_irq_off();
3996         old = cpu_cache_get(new->cachep);
3997
3998         new->cachep->array[smp_processor_id()] = new->new[smp_processor_id()];
3999         new->new[smp_processor_id()] = old;
4000 }
4001
4002 /* Always called with the cache_chain_mutex held */
4003 static int do_tune_cpucache(struct kmem_cache *cachep, int limit,
4004                                 int batchcount, int shared, gfp_t gfp)
4005 {
4006         struct ccupdate_struct *new;
4007         int i;
4008
4009         new = kzalloc(sizeof(*new) + nr_cpu_ids * sizeof(struct array_cache *),
4010                       gfp);
4011         if (!new)
4012                 return -ENOMEM;
4013
4014         for_each_online_cpu(i) {
4015                 new->new[i] = alloc_arraycache(cpu_to_mem(i), limit,
4016                                                 batchcount, gfp);
4017                 if (!new->new[i]) {
4018                         for (i--; i >= 0; i--)
4019                                 kfree(new->new[i]);
4020                         kfree(new);
4021                         return -ENOMEM;
4022                 }
4023         }
4024         new->cachep = cachep;
4025
4026         on_each_cpu(do_ccupdate_local, (void *)new, 1);
4027
4028         check_irq_on();
4029         cachep->batchcount = batchcount;
4030         cachep->limit = limit;
4031         cachep->shared = shared;
4032
4033         for_each_online_cpu(i) {
4034                 struct array_cache *ccold = new->new[i];
4035                 if (!ccold)
4036                         continue;
4037                 spin_lock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_mem(i)]->list_lock);
4038                 free_block(cachep, ccold->entry, ccold->avail, cpu_to_mem(i));
4039                 spin_unlock_irq(&cachep->nodelists[cpu_to_mem(i)]->list_lock);
4040                 kfree(ccold);
4041         }
4042         kfree(new);
4043         return alloc_kmemlist(cachep, gfp);
4044 }
4045
4046 /* Called with cache_chain_mutex held always */
4047 static int enable_cpucache(struct kmem_cache *cachep, gfp_t gfp)
4048 {
4049         int err;
4050         int limit, shared;
4051
4052         /*
4053          * The head array serves three purposes:
4054          * - create a LIFO ordering, i.e. return objects that are cache-warm
4055          * - reduce the number of spinlock operations.
4056          * - reduce the number of linked list operations on the slab and
4057          *   bufctl chains: array operations are cheaper.
4058          * The numbers are guessed, we should auto-tune as described by
4059          * Bonwick.
4060          */
4061         if (cachep->buffer_size > 131072)
4062                 limit = 1;
4063         else if (cachep->buffer_size > PAGE_SIZE)
4064                 limit = 8;
4065         else if (cachep->buffer_size > 1024)
4066                 limit = 24;
4067         else if (cachep->buffer_size > 256)
4068                 limit = 54;
4069         else
4070                 limit = 120;
4071
4072         /*
4073          * CPU bound tasks (e.g. network routing) can exhibit cpu bound
4074          * allocation behaviour: Most allocs on one cpu, most free operations
4075          * on another cpu. For these cases, an efficient object passing between
4076          * cpus is necessary. This is provided by a shared array. The array
4077          * replaces Bonwick's magazine layer.
4078          * On uniprocessor, it's functionally equivalent (but less efficient)
4079          * to a larger limit. Thus disabled by default.
4080          */
4081         shared = 0;
4082         if (cachep->buffer_size <= PAGE_SIZE && num_possible_cpus() > 1)
4083                 shared = 8;
4084
4085 #if DEBUG
4086         /*
4087          * With debugging enabled, large batchcount lead to excessively long
4088          * periods with disabled local interrupts. Limit the batchcount
4089          */
4090         if (limit > 32)
4091                 limit = 32;
4092 #endif
4093         err = do_tune_cpucache(cachep, limit, (limit + 1) / 2, shared, gfp);
4094         if (err)
4095                 printk(KERN_ERR "enable_cpucache failed for %s, error %d.\n",
4096                        cachep->name, -err);
4097         return err;
4098 }
4099
4100 /*
4101  * Drain an array if it contains any elements taking the l3 lock only if
4102  * necessary. Note that the l3 listlock also protects the array_cache
4103  * if drain_array() is used on the shared array.
4104  */
4105 static void drain_array(struct kmem_cache *cachep, struct kmem_list3 *l3,
4106                          struct array_cache *ac, int force, int node)
4107 {
4108         int tofree;
4109
4110         if (!ac || !ac->avail)
4111                 return;
4112         if (ac->touched && !force) {
4113                 ac->touched = 0;
4114         } else {
4115                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4116                 if (ac->avail) {
4117                         tofree = force ? ac->avail : (ac->limit + 4) / 5;
4118                         if (tofree > ac->avail)
4119                                 tofree = (ac->avail + 1) / 2;
4120                         free_block(cachep, ac->entry, tofree, node);
4121                         ac->avail -= tofree;
4122                         memmove(ac->entry, &(ac->entry[tofree]),
4123                                 sizeof(void *) * ac->avail);
4124                 }
4125                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4126         }
4127 }
4128
4129 /**
4130  * cache_reap - Reclaim memory from caches.
4131  * @w: work descriptor
4132  *
4133  * Called from workqueue/eventd every few seconds.
4134  * Purpose:
4135  * - clear the per-cpu caches for this CPU.
4136  * - return freeable pages to the main free memory pool.
4137  *
4138  * If we cannot acquire the cache chain mutex then just give up - we'll try
4139  * again on the next iteration.
4140  */
4141 static void cache_reap(struct work_struct *w)
4142 {
4143         struct kmem_cache *searchp;
4144         struct kmem_list3 *l3;
4145         int node = numa_mem_id();
4146         struct delayed_work *work = to_delayed_work(w);
4147
4148         if (!mutex_trylock(&cache_chain_mutex))
4149                 /* Give up. Setup the next iteration. */
4150                 goto out;
4151
4152         list_for_each_entry(searchp, &cache_chain, next) {
4153                 check_irq_on();
4154
4155                 /*
4156                  * We only take the l3 lock if absolutely necessary and we
4157                  * have established with reasonable certainty that
4158                  * we can do some work if the lock was obtained.
4159                  */
4160                 l3 = searchp->nodelists[node];
4161
4162                 reap_alien(searchp, l3);
4163
4164                 drain_array(searchp, l3, cpu_cache_get(searchp), 0, node);
4165
4166                 /*
4167                  * These are racy checks but it does not matter
4168                  * if we skip one check or scan twice.
4169                  */
4170                 if (time_after(l3->next_reap, jiffies))
4171                         goto next;
4172
4173                 l3->next_reap = jiffies + REAPTIMEOUT_LIST3;
4174
4175                 drain_array(searchp, l3, l3->shared, 0, node);
4176
4177                 if (l3->free_touched)
4178                         l3->free_touched = 0;
4179                 else {
4180                         int freed;
4181
4182                         freed = drain_freelist(searchp, l3, (l3->free_limit +
4183                                 5 * searchp->num - 1) / (5 * searchp->num));
4184                         STATS_ADD_REAPED(searchp, freed);
4185                 }
4186 next:
4187                 cond_resched();
4188         }
4189         check_irq_on();
4190         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4191         next_reap_node();
4192 out:
4193         /* Set up the next iteration */
4194         schedule_delayed_work(work, round_jiffies_relative(REAPTIMEOUT_CPUC));
4195 }
4196
4197 #ifdef CONFIG_SLABINFO
4198
4199 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
4200 {
4201         /*
4202          * Output format version, so at least we can change it
4203          * without _too_ many complaints.
4204          */
4205 #if STATS
4206         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
4207 #else
4208         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
4209 #endif
4210         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> "
4211                  "<objperslab> <pagesperslab>");
4212         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
4213         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
4214 #if STATS
4215         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> "
4216                  "<error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
4217         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
4218 #endif
4219         seq_putc(m, '\n');
4220 }
4221
4222 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4223 {
4224         loff_t n = *pos;
4225
4226         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4227         if (!n)
4228                 print_slabinfo_header(m);
4229
4230         return seq_list_start(&cache_chain, *pos);
4231 }
4232
4233 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4234 {
4235         return seq_list_next(p, &cache_chain, pos);
4236 }
4237
4238 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4239 {
4240         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4241 }
4242
4243 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4244 {
4245         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4246         struct slab *slabp;
4247         unsigned long active_objs;
4248         unsigned long num_objs;
4249         unsigned long active_slabs = 0;
4250         unsigned long num_slabs, free_objects = 0, shared_avail = 0;
4251         const char *name;
4252         char *error = NULL;
4253         int node;
4254         struct kmem_list3 *l3;
4255
4256         active_objs = 0;
4257         num_slabs = 0;
4258         for_each_online_node(node) {
4259                 l3 = cachep->nodelists[node];
4260                 if (!l3)
4261                         continue;
4262
4263                 check_irq_on();
4264                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4265
4266                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list) {
4267                         if (slabp->inuse != cachep->num && !error)
4268                                 error = "slabs_full accounting error";
4269                         active_objs += cachep->num;
4270                         active_slabs++;
4271                 }
4272                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list) {
4273                         if (slabp->inuse == cachep->num && !error)
4274                                 error = "slabs_partial inuse accounting error";
4275                         if (!slabp->inuse && !error)
4276                                 error = "slabs_partial/inuse accounting error";
4277                         active_objs += slabp->inuse;
4278                         active_slabs++;
4279                 }
4280                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_free, list) {
4281                         if (slabp->inuse && !error)
4282                                 error = "slabs_free/inuse accounting error";
4283                         num_slabs++;
4284                 }
4285                 free_objects += l3->free_objects;
4286                 if (l3->shared)
4287                         shared_avail += l3->shared->avail;
4288
4289                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4290         }
4291         num_slabs += active_slabs;
4292         num_objs = num_slabs * cachep->num;
4293         if (num_objs - active_objs != free_objects && !error)
4294                 error = "free_objects accounting error";
4295
4296         name = cachep->name;
4297         if (error)
4298                 printk(KERN_ERR "slab: cache %s error: %s\n", name, error);
4299
4300         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
4301                    name, active_objs, num_objs, cachep->buffer_size,
4302                    cachep->num, (1 << cachep->gfporder));
4303         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
4304                    cachep->limit, cachep->batchcount, cachep->shared);
4305         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
4306                    active_slabs, num_slabs, shared_avail);
4307 #if STATS
4308         {                       /* list3 stats */
4309                 unsigned long high = cachep->high_mark;
4310                 unsigned long allocs = cachep->num_allocations;
4311                 unsigned long grown = cachep->grown;
4312                 unsigned long reaped = cachep->reaped;
4313                 unsigned long errors = cachep->errors;
4314                 unsigned long max_freeable = cachep->max_freeable;
4315                 unsigned long node_allocs = cachep->node_allocs;
4316                 unsigned long node_frees = cachep->node_frees;
4317                 unsigned long overflows = cachep->node_overflow;
4318
4319                 seq_printf(m, " : globalstat %7lu %6lu %5lu %4lu "
4320                            "%4lu %4lu %4lu %4lu %4lu",
4321                            allocs, high, grown,
4322                            reaped, errors, max_freeable, node_allocs,
4323                            node_frees, overflows);
4324         }
4325         /* cpu stats */
4326         {
4327                 unsigned long allochit = atomic_read(&cachep->allochit);
4328                 unsigned long allocmiss = atomic_read(&cachep->allocmiss);
4329                 unsigned long freehit = atomic_read(&cachep->freehit);
4330                 unsigned long freemiss = atomic_read(&cachep->freemiss);
4331
4332                 seq_printf(m, " : cpustat %6lu %6lu %6lu %6lu",
4333                            allochit, allocmiss, freehit, freemiss);
4334         }
4335 #endif
4336         seq_putc(m, '\n');
4337         return 0;
4338 }
4339
4340 /*
4341  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
4342  *
4343  * Output layout:
4344  * cache-name
4345  * num-active-objs
4346  * total-objs
4347  * object size
4348  * num-active-slabs
4349  * total-slabs
4350  * num-pages-per-slab
4351  * + further values on SMP and with statistics enabled
4352  */
4353
4354 static const struct seq_operations slabinfo_op = {
4355         .start = s_start,
4356         .next = s_next,
4357         .stop = s_stop,
4358         .show = s_show,
4359 };
4360
4361 #define MAX_SLABINFO_WRITE 128
4362 /**
4363  * slabinfo_write - Tuning for the slab allocator
4364  * @file: unused
4365  * @buffer: user buffer
4366  * @count: data length
4367  * @ppos: unused
4368  */
4369 static ssize_t slabinfo_write(struct file *file, const char __user *buffer,
4370                        size_t count, loff_t *ppos)
4371 {
4372         char kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE + 1], *tmp;
4373         int limit, batchcount, shared, res;
4374         struct kmem_cache *cachep;
4375
4376         if (count > MAX_SLABINFO_WRITE)
4377                 return -EINVAL;
4378         if (copy_from_user(&kbuf, buffer, count))
4379                 return -EFAULT;
4380         kbuf[MAX_SLABINFO_WRITE] = '\0';
4381
4382         tmp = strchr(kbuf, ' ');
4383         if (!tmp)
4384                 return -EINVAL;
4385         *tmp = '\0';
4386         tmp++;
4387         if (sscanf(tmp, " %d %d %d", &limit, &batchcount, &shared) != 3)
4388                 return -EINVAL;
4389
4390         /* Find the cache in the chain of caches. */
4391         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4392         res = -EINVAL;
4393         list_for_each_entry(cachep, &cache_chain, next) {
4394                 if (!strcmp(cachep->name, kbuf)) {
4395                         if (limit < 1 || batchcount < 1 ||
4396                                         batchcount > limit || shared < 0) {
4397                                 res = 0;
4398                         } else {
4399                                 res = do_tune_cpucache(cachep, limit,
4400                                                        batchcount, shared,
4401                                                        GFP_KERNEL);
4402                         }
4403                         break;
4404                 }
4405         }
4406         mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4407         if (res >= 0)
4408                 res = count;
4409         return res;
4410 }
4411
4412 static int slabinfo_open(struct inode *inode, struct file *file)
4413 {
4414         return seq_open(file, &slabinfo_op);
4415 }
4416
4417 static const struct file_operations proc_slabinfo_operations = {
4418         .open           = slabinfo_open,
4419         .read           = seq_read,
4420         .write          = slabinfo_write,
4421         .llseek         = seq_lseek,
4422         .release        = seq_release,
4423 };
4424
4425 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4426
4427 static void *leaks_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4428 {
4429         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4430         return seq_list_start(&cache_chain, *pos);
4431 }
4432
4433 static inline int add_caller(unsigned long *n, unsigned long v)
4434 {
4435         unsigned long *p;
4436         int l;
4437         if (!v)
4438                 return 1;
4439         l = n[1];
4440         p = n + 2;
4441         while (l) {
4442                 int i = l/2;
4443                 unsigned long *q = p + 2 * i;
4444                 if (*q == v) {
4445                         q[1]++;
4446                         return 1;
4447                 }
4448                 if (*q > v) {
4449                         l = i;
4450                 } else {
4451                         p = q + 2;
4452                         l -= i + 1;
4453                 }
4454         }
4455         if (++n[1] == n[0])
4456                 return 0;
4457         memmove(p + 2, p, n[1] * 2 * sizeof(unsigned long) - ((void *)p - (void *)n));
4458         p[0] = v;
4459         p[1] = 1;
4460         return 1;
4461 }
4462
4463 static void handle_slab(unsigned long *n, struct kmem_cache *c, struct slab *s)
4464 {
4465         void *p;
4466         int i;
4467         if (n[0] == n[1])
4468                 return;
4469         for (i = 0, p = s->s_mem; i < c->num; i++, p += c->buffer_size) {
4470                 if (slab_bufctl(s)[i] != BUFCTL_ACTIVE)
4471                         continue;
4472                 if (!add_caller(n, (unsigned long)*dbg_userword(c, p)))
4473                         return;
4474         }
4475 }
4476
4477 static void show_symbol(struct seq_file *m, unsigned long address)
4478 {
4479 #ifdef CONFIG_KALLSYMS
4480         unsigned long offset, size;
4481         char modname[MODULE_NAME_LEN], name[KSYM_NAME_LEN];
4482
4483         if (lookup_symbol_attrs(address, &size, &offset, modname, name) == 0) {
4484                 seq_printf(m, "%s+%#lx/%#lx", name, offset, size);
4485                 if (modname[0])
4486                         seq_printf(m, " [%s]", modname);
4487                 return;
4488         }
4489 #endif
4490         seq_printf(m, "%p", (void *)address);
4491 }
4492
4493 static int leaks_show(struct seq_file *m, void *p)
4494 {
4495         struct kmem_cache *cachep = list_entry(p, struct kmem_cache, next);
4496         struct slab *slabp;
4497         struct kmem_list3 *l3;
4498         const char *name;
4499         unsigned long *n = m->private;
4500         int node;
4501         int i;
4502
4503         if (!(cachep->flags & SLAB_STORE_USER))
4504                 return 0;
4505         if (!(cachep->flags & SLAB_RED_ZONE))
4506                 return 0;
4507
4508         /* OK, we can do it */
4509
4510         n[1] = 0;
4511
4512         for_each_online_node(node) {
4513                 l3 = cachep->nodelists[node];
4514                 if (!l3)
4515                         continue;
4516
4517                 check_irq_on();
4518                 spin_lock_irq(&l3->list_lock);
4519
4520                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_full, list)
4521                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4522                 list_for_each_entry(slabp, &l3->slabs_partial, list)
4523                         handle_slab(n, cachep, slabp);
4524                 spin_unlock_irq(&l3->list_lock);
4525         }
4526         name = cachep->name;
4527         if (n[0] == n[1]) {
4528                 /* Increase the buffer size */
4529                 mutex_unlock(&cache_chain_mutex);
4530                 m->private = kzalloc(n[0] * 4 * sizeof(unsigned long), GFP_KERNEL);
4531                 if (!m->private) {
4532                         /* Too bad, we are really out */
4533                         m->private = n;
4534                         mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4535                         return -ENOMEM;
4536                 }
4537                 *(unsigned long *)m->private = n[0] * 2;
4538                 kfree(n);
4539                 mutex_lock(&cache_chain_mutex);
4540                 /* Now make sure this entry will be retried */
4541                 m->count = m->size;
4542                 return 0;
4543         }
4544         for (i = 0; i < n[1]; i++) {
4545                 seq_printf(m, "%s: %lu ", name, n[2*i+3]);
4546                 show_symbol(m, n[2*i+2]);
4547                 seq_putc(m, '\n');
4548         }
4549
4550         return 0;
4551 }
4552
4553 static const struct seq_operations slabstats_op = {
4554         .start = leaks_start,
4555         .next = s_next,
4556         .stop = s_stop,
4557         .show = leaks_show,
4558 };
4559
4560 static int slabstats_open(struct inode *inode, struct file *file)
4561 {
4562         unsigned long *n = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
4563         int ret = -ENOMEM;
4564         if (n) {
4565                 ret = seq_open(file, &slabstats_op);
4566                 if (!ret) {
4567                         struct seq_file *m = file->private_data;
4568                         *n = PAGE_SIZE / (2 * sizeof(unsigned long));
4569                         m->private = n;
4570                         n = NULL;
4571                 }
4572                 kfree(n);
4573         }
4574         return ret;
4575 }
4576
4577 static const struct file_operations proc_slabstats_operations = {
4578         .open           = slabstats_open,
4579         .read           = seq_read,
4580         .llseek         = seq_lseek,
4581         .release        = seq_release_private,
4582 };
4583 #endif
4584
4585 static int __init slab_proc_init(void)
4586 {
4587         proc_create("slabinfo",S_IWUSR|S_IRUGO,NULL,&proc_slabinfo_operations);
4588 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB_LEAK
4589         proc_create("slab_allocators", 0, NULL, &proc_slabstats_operations);
4590 #endif
4591         return 0;
4592 }
4593 module_init(slab_proc_init);
4594 #endif
4595
4596 /**
4597  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
4598  * @objp: Pointer to the object
4599  *
4600  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
4601  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
4602  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
4603  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
4604  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
4605  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
4606  * must not be freed during the duration of the call.
4607  */
4608 size_t ksize(const void *objp)
4609 {
4610         BUG_ON(!objp);
4611         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR))
4612                 return 0;
4613
4614         return obj_size(virt_to_cache(objp));
4615 }
4616 EXPORT_SYMBOL(ksize);