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